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Diese Erfindung bezieht sich auf eine Empfangsvorrichtung
zum Empfangen eines Magnetfeldes in Zusammenhang mit einem
Warenüberwachungssystem.
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In der SE-PS 8404691-1 ist ein System zur Detektion der
Anwesenheit von Anzeigevorrichtungen beschrieben, die zum Beispiel
die Form eines schmalen und dünnen, jedoch relativ langen
Streifens aus hochgradig durchlässigem Material haben, wie es unter
dem Namen Permalloy im Handel erhältlich ist. Die Anwesenheit
solcher Streifen wird mit Hilfe von Spulen, die Magnetfelder
aussenden und empfangen, und mit Hilfe von Vorrichtungen zur
Detektion der empfangenen Signale detektiert.
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Wenn ein solcher Streifen einem relativ schwachen äußeren
Magnetfeld ausgesetzt wird, nimmt er in seiner Längsrichtung
eine magnetische Flussdichte an, deren Größe 20 000 Mal höher
sein kann als im äußeren Magnetfeld. Die Anwesenheit solcher
Streifen wird durch eine Detektorvorrichtung detektiert, mit
welcher in einer Empfangsspule induzierte Spannungsveränderungen
detektiert werden.
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Gemäß dem genannten Patent werden zwei Spulen veranlaßt, ein
hochfrequentes magnetisches Wechselfeld zu senden, wobei eine
erste Spule ein Wechselfeld mit einer Frequenz sendet, die sich
von der Frequenz des von der zweiten Spule gesendeten Feldes
unterscheidet, und wobei mindestens eine Differenz- und/oder
Summenfrequenz n.f&sub1; +m.f&sub2;, die sich durch Intermodulation durch die
Anzeigevorrichtung ergibt, wobei n und m positive oder negative
ganze Zahlen sind, von einer oder mehreren Spulen empfangen
wird. Gemäß dem Patent wird in dieser Zone ein drittes
niederfrequentes magnetisches Wechselfeld gesendet, das eine Frequenz
hat, die wesentlich niedriger ist als die Frequenzen f&sub1; und f&sub2;,
wobei das niederfrequente Feld eine Feldstärke hat, die hoch
genug ist, um unabhängig von den Feldern mit den Frequenzen f&sub1; und
f&sub2; die Anzeigevorrichtung im Einklang mit der Frequenz des
niederfrequenten Feldes in einen gesättigten Zustand zu bringen.
Ein Feld, das von der Anzeigevorrichtung wieder ausgesendet
wird, wird mit Hilfe einer Detektorvorrichtung als
Intermodulation zwischen den Frequenzen f&sub1; und f&sub2; detektiert, die
periodisch mit der Frequenz des niederfrequenten Feldes auftritt.
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Die US 4 373 163 A zeigt Schleifenantennen, die abgeglichen
sind. Dies führt dazu, dass entfernte Störungen, wie elektrische
Geräte im Gebäude, unterdrückt werden.
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Die US 4 016 553 A zeigt eine Antenne, die nur zwei
Schleifen aufweist, die einander schneiden. Das Ziel besteht darin,
Magnetfeldkomponenten verschiedener Orientierung zur Verfügung
zu stellen. Es ist zu beachten, dass die beiden einander
schneidenden Spulen eigentlich eine Spule sind, die aus zwei Teilen
besteht, welche Teile in der gleichen Richtung gewunden sind.
Daher sind die Spulenteile nicht abgeglichen, und sie werden
daher elektrische Störungen von außen empfangen.
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Die GB 2 133 660 A bezieht sich auf ein
Transponderdetektionssystem mit einer Empfangsantenne, das zwei parallele
Schleifen beinhaltet, die in Achterform miteinander verbunden
sind. Die GB 2 133 660 A bezieht sich überhaupt nicht auf ein
Diebstahlverhütungssystem, bei dem ein Magnetstreifen detektiert
werden soll.
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Ein Problem bei bekannten Diebstahlverhütungssystemen
besteht darin, dass die Orientierung des Streifens im Raum von
großer Bedeutung dafür ist, ob das Vorhandensein des Streifens
in der Untersuchungszone detektiert wird oder nicht, und daher,
ob ein Alarm ausgelöst wird oder nicht. Dieses Problem ist
üblicherweise dadurch gelöst worden, dass die Sende- und
Empfangsspulen an verschiedenen Stellen relativ zur Untersuchungszone
angeordnet werden.
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Ein weiteres Problem ist, dass eine einfache Empfangsspule
gegenüber Störungen verschiedener Art aus anderen elektrischen
Geräten, die in den Geschäftsräumlichkeiten installiert sind,
relativ empfindlich ist.
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Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung der oben
genannten Probleme. Die vorliegende Erfindung beinhaltet
Empfangsspulen, die derart angeordnet sind, dass die Anzeige des
Vorhandenseins eines Streifens in der Untersuchungszone im
Wesentlichen unabhängig von der Orientierung des Streifens im Raum
stattfindet, und die derart angeordnet sind, dass sie gegenüber
Störungen von außen unempfindlich sind.
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Dies bedeutet, dass die Anzahl der erwarteten Fehlalarme
reduziert ist, was für ein Warenüberwachungssystem wie der hier
in Rede stehenden Art von äußerster Wichtigkeit ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher auf eine
Empfangsvorrichtung zur Detektion der Anwesenheit einer
Anzeige
vorrichtung in einer begrenzten Untersuchungszone, wo Spulen und
eine zugehörige Speise- und Empfangseinrichtung für das
Aussenden und Empfangen von magnetischen Wechselfeldern vorgesehen
sind, um dadurch die Anwesenheit einer Anzeigevorrichtung in der
Untersuchungszone zu detektieren, welche Anzeigevorrichtung in
der Lage ist, Wechselfelder zu empfangen und ein Wechselfeld
wieder auszusenden, wobei jede Empfangsspule eine sogenannte
abgeglichene Spule darstellt. Die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Empfangsspulen, die vorgesehen sind, um das
wieder ausgesendete Wechselfeld zu empfangen, mindestens zwei
Spulensätze aufweisen, wobei jeder Spulensatz zu einer Form
entsprechend zwei im Wesentlichen rechteckigen Achtern gewunden
ist, die seitlich nebeneinander in der gleichen Ebene angeordnet
sind, und dass diese Spulensätze parallel zueinander in der
gleichen Ebene angeordnet sind, wobei jeder Spulensatz relativ
zu einem benachbarten Spulensatz in einer Richtung, die parallel
zu der Ebene ist, über eine Distanz versetzt ist, die etwa einem
Viertel der. Distanz in Versetzungsrichtung zwischen den äußeren
gegenüberliegenden Seiten in einem Spulensatz entspricht.
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Die Erfindung wird im Folgenden detaillierter beschrieben,
wobei auf eine Ausführungsform von ihr Bezug genommen wird, die
in den beigefügten Zeichnungen und erläuternden Skizzen
dargestellt ist, wobei Fig. 1 schematisch eine Spule zeigt, die
erfindungsgemäß verwendet wird, und verschiedene
Transportrichtungen A-E für eine Anzeigevorrichtung in Form eines besagten
Streifens angibt, Fig. 2 ein Koordinatensystem zeigt, in welchem
sich die Spule von Fig. 1 in der x-y-Ebene befindet, Fig. 3
einen in der x-Richtung, y-Richtung bzw. z-Richtung orientierten
Streifen zeigt, die Fig. 4a - 4f schematisch die Signalstärke
(v) darstellen, die beim Vorbeibewegen eines Streifens an der
Spule von Fig. 1 je nach der Orientierung des Streifens (x; y;
z) und des Transportweges (A-E) erhalten wird, Fig. 5 eine
erläuternde Zeichnung ist, um einen Spulensatz darzustellen, der
aus drei Spulen gemäß Fig. 1 besteht, Fig. 6 eine
Überwachungszone zeigt, und Fig. 7 schematisch eine komplette Vorrichtung
zur Anzeige der Anwesenheit einer Anzeigevorrichtung in einer
Untersuchungszone zeigt.
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In Fig. 7 ist eine Vorrichtung zur Detektion der Anwesenheit
einer Anzeigevorrichtung schematisch dargestellt, welche
Anzei
gevorrichtung zum Beispiel die Form eines Streifens aus
hochgradig durchlässigem Material hat und sich in einer begrenzten
Untersuchungszone 1 befindet, die durch zwei parallele Schirme
2, 3 definiert wird, die Spulen für das Aussenden und Empfangen
von magnetischen Wechselfeldern aufweisen. Eine
Speiseeinrichtung 4 ist zum Senden eines Feldes einer bestimmten Frequenz
mittels Sendespulen vorgesehen. Die Anzeigevorrichtung 5 ist
vorgesehen, um diese Felder zu empfangen und ein Wechselfeld,
das eine andere Frequenz als die gesendete Frequenz hat, wieder
auszusenden. Eine Empfangseinrichtung ist für den Empfang eines
Signals vorgesehen, das in den Empfangsspulen aufgrund des
Wechselfeldes entsteht, das von der Anzeigevorrichtung wieder
ausgesendet wird.
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Die Empfangseinrichtung 6 beinhaltet einen Empfänger 7 und
eine Detektorschaltung 8, die in der Lage ist, das empfangene
Signal zu detektieren und zu interpretieren. Wenn die
Detektorschaltung 8 ein Signal empfängt, das mit dem Kriterium oder den
Kriterien übereinstimmt, das/die anzuwenden ist/sind, wenn sich
eine Anzeigevorrichtung in der Untersuchungszone befindet,
sendet die Detektorschaltung 8 ein Signal an eine Alarmvorrichtung
9 bekannter Art. Das oben beschriebene System kann ähnlich jenem
sein, das im genannten schwedischen Patent beschrieben ist. Die
vorliegende Erfindung kann jedoch bei einer andersartigen
Anzeigevorrichtung verwendet werden, zum Beispiel einer
Anzeigevorrichtung in Form einer Resonanzschaltung. Gemäß der vorliegenden
Erfindung haben die Empfangsspulen eine besondere Ausbildung.
Erfindungsgemäß weisen die Empfangsspulen mindestens zwei
Spulensätze auf, wie nachstehend beschrieben ist. In Fig. 5 sind
drei Spulensätze dargestellt, wobei ein erster, 10, mit
durchgehenden Linien, ein zweiter, 10', mit Strich-Punkt-Linien und
ein dritter, 10", mit gestrichelten Linien dargestellt sind.
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In Fig. 1 ist ein Spulensatz 10 detaillierter dargestellt.
Der Spulensatz 10 ist eine sogenannte abgeglichene Spule, die zu
einer Konfiguration gewunden ist, die zwei im Wesentlichen
rechteckigen Achtern entspricht, die sich seitlich nebeneinander
in der gleichen Ebene befinden. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist,
hat der Spulensatz 10 eine solche Konfiguration, dass die
äußeren Windungsteile 11-18 ein Rechteck bilden und die restlichen
Windungsteile 19-22 das Rechteck in vier kleinere Rechtecke
gleicher Größe teilen.
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Der Spulensatz 10 ist derart gewunden, dass sich der Leiter
von seinem einen Pol 23 über die Windungsteile folgendermaßen
zum zweiten Pol 24 erstreckt: 11, 19, 20, 12, 11, 19, 20, 13,
14, 21, 20, 13, 14, 21, 22, 16, 15, 21, 22, 16, 15, 21, 22, 17,
18, 19, 22, 17, 18, 19, 20, 12. Die Windungsteile 11-18
beinhalten daher zwei Umläufe, und die Windungsteile 19-22
beinhalten vier Umläufe. Die Spulenteile, die von den kleineren
Rechtecken gebildet werden, sind also derart gewunden, dass die
Rechtecke im ersten und dritten Quadranten in gleicher Richtung
gewunden sind, während die Rechtecke im zweiten und vierten
Quadranten in Gegenrichtung gewunden sind.
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In Fig. 3 ist eine Anzeigevorrichtung gezeigt, die die Form
eines Streifens aus hochgradig durchlässigem Material in drei
verschiedenen Orientierungen x, y und z gemäß dem
Koordinatensystem in Fig. 2 hat. In der folgenden Beschreibung wird
angenommen, dass sich der Spulensatz 10 in der x-y-Ebene befindet.
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Die Buchstaben A - E bezeichnen fünf verschiedene gedachte
Transportwege für einen Streifen 5, wenn er in der x-y-Ebene am
Spulensatz 10 vorbeitransportiert wird. A bedeutet daher, dass
der Streifen entlang der Windungsteile 18 und 1 transportiert
wird. B bedeutet, dass der Streifen entlang eines Weges
transportiert wird, der sich in der Mitte zwischen den Windungsteilen
18, 11 bzw. 22, 20 befindet. C bis E haben entsprechende
Bedeutungen.
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Die Abmessungen des Streifens 5 betragen nur z. B. 25 · 2 ·
0,1 mm, während der Spulensatz äußere Abmessungen von z. B. 100 ·
80 cm haben kann.
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In Fig. 4a - 4f ist die Signalstärke (v) dargestellt, die
erhalten wird, wenn ein Streifen 5 gemäß den Wegen A - E in der
x-Richtung bewegt wird. Bei jedem Diagramm sind sowohl der
Transportweg (WEG) als auch die Orientierung (ORIENT) des
Streifens angegeben. In Fig. 4a ist daher das Signal (v)
dargestellt, das empfangen wird, wenn der Streifen x-orientiert ist
und dem Weg A in Fig. 1 folgt. Die Angabe "-E" bedeutet, dass
ein Signal empfangen wird, das dem gezeigten entspricht, jedoch
mit anderen Vorzeichen, wenn der Streifen x-orientiert ist und
dem Weg E folgt. Die Fig. 4b - 4f zeigen in entsprechender Weise
das Signal für verschiedene Orientierungen des Streifens, wenn
er verschiedenen Wegen folgt.
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Wenn der Streifen x- oder z-orientiert ist, wird kein oder
nur ein sehr schwaches Signal empfangen, wenn der Streifen dem
Weg C folgt. Wenn der Streifen y-orientiert ist, wird kein oder
ein sehr schwaches Signal empfangen, wenn der Streifen einem der
Wege B oder D folgt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet daher die
Empfangseinrichtung mindestens zwei Spulensätze 20, 10' von der
Art, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wobei jeder Spulensatz
10, 10', 10" eine abgeglichene Spule ist, die zu einer
Konfiguration gewunden ist, die zwei im Wesentlichen rechteckigen
Achtern entspricht, die sich seitlich nebeneinander in der gleichen
Ebene befinden. Die Spulensätze 10, 10', 10" sind parallel
zueinander und vorzugsweise in der gleichen Ebene angeordnet.
Jeder der Spulensätze ist relativ zu einem benachbarten Spulensatz
in einer Richtung parallel zu der Ebene, über eine Distanz (a/-)
versetzt, die etwa einem Viertel der Distanz (2a) in
Versetzungsrichtung zwischen den äußeren gegenüberliegenden Seiten 18,
11; 14, 15 in einem Spulensatz 10 entspricht.
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Dadurch wird erreicht, dass die Wege A - E des zweiten
Spulensatzes 10' relativ zu den Wegen A - E des ersten Spulensatzes
versetzt sind. Dadurch entspricht der WegB der Spule 10 dem Weg
A der Spule 10'; der Weg C von Spule 10 entspricht dem Weg B von
Spule 10" und so weiter. Dies bedeutet, dass unabhängig von der
Orientierung des Streifens und vom Weg, dem er folgt, ein Signal
(v) von dem einen, dem anderen oder beiden Spulensätzen 10, 10'
empfangen wird.
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Es ist offensichtlich, dass zwischen den angegebenen Wegen
sowie bei einer Orientierung des Streifens in eine Richtung
zwischen den x-, y- und z-Richtungen auf entsprechende Weise ein
Signal empfangen wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform überlappt jeder
Spulensatz teilweise einen benachbarten Spulensatz, so dass zwei
entsprechende, gegenüberliegende Windungsteile 16, 17; 12, 13
bzw. 25, 26; 27, 28 jedes Spulensatzes 10, 10' entlang von zwei
entsprechenden geraden Linien vorliegen, d. h. wie in Fig. 5
dargestellt ist.
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Entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist
ein Satz von Empfangsspulen mindestens vier Spulensätze in einer
vertikalen Ebene auf, wobei sie auf die vorstehend angegebene
Weise in einer vertikalen Ebene relativ zueinander versetzt
sind, und wobei die Gesamthöhe der Spulensätze über 1,5 m liegt,
vorzugsweise 1,7 m, und die Gesamtbreite der Spulensätze über
0,5 m liegt und vorzugsweise etwa 0,8 m beträgt. Ein vertikaler
Schirm 2; 3 mit einer solchen Gestalt ist in Fig. 6 dargestellt.
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In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform erstreckt
sich der zuoberst angeordnete Spulensatz von der angegebenen
Höhe 36 zur Höhe 32. Die Windungsteile gemäß Fig. 1 sind in Fig.
6 markiert. Auf entsprechende Weise erstrecken sich der zweite
Spulensatz zwischen den Höhen 35 und 31, der dritte Spulensatz
zwischen den Höhen 34 und 30, und der vierte Spulensatz zwischen
den Höhen 33 und 29.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwei
Sätze von Empfangsspulen, d. h. Schirmen 2, 3, parallel
zueinander und in einem Abstand von etwa 0,5 bis 1,0 m voneinander
angeordnet, wie in Fig. 6 dargestellt ist, wodurch zwischen ihnen
eine begrenzte Untersuchungszone 1 gebildet wird.
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Die Empfangseinrichtung ist vorzugsweise in der Lage,
Wechselfelder einer solchen Frequenz zu empfangen, dass ihre
Wellenlänge im Vergleich zur Höhe und Breite der Spulensätze lang
ist, insbesondere einer Frequenz von unter 100 MHz, vorzugsweise
unter 30 MHz.
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Dies bedeutet, dass die Spulensätze auf Störungen, die von
einem Ort ausgehen, der sich in einer Entfernung von den Spulen
befindet, welche Entfernung einer Mindestentfernung von etwa 4a
bis 6a, siehe Fig. 5, entspricht, als vollständig abgeglichene
Spulen wirken. Dadurch werden sogenannte ferne Störungen von
elektrischen Geräten im Gebäude wirksam unterdrückt.
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Die Spulensätze sind über Leiter 37, 38 mit dem Empfänger 7
verbunden, wo die in den Spulen erzeugten EMK's erfaßt werden.
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Die Sendespulen (nicht dargestellt) erstrecken sich
vorzugsweise entlang des von den Spulensätzen gebildeten Umfangs 41-44;
45-48. Diese Sendespulen sind über Leiter 39, 40 mit der
Speiseeinrichtung 4 verbunden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung erstrecken sich die Windungsteile der Spulensätze in
röhrenförmigen Teilen, von denen nur fünf in Fig. 6 mit der Zahl 49
bezeichnet sind. Die Enden der röhrenförmigen Teile sind
mitein
ander verbunden, so dass ein Rahmen gebildet wird, der die Form
eines Gitters hat, das eine Anzahl von Rechtecken bildet, wie in
Fig. 6 dargestellt ist. Diese Ausführungsform bietet den
Vorteil, dass das Personal Personen, die die Untersuchungszone 1
passieren, leicht überwachen kann.
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Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung auf
einfache Weise die Nachteile überwindet, die in der Einleitung
erwähnt sind.
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Die vorliegende Erfindung kann natürlich auf verschiedene
Weise variiert werden, ohne von der Idee der Erfindung
abzuweichen, dass mindestens zwei Spulensätze verwendet werden, die
relativ zueinander versetzt sind.
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Die vorliegende Erfindung darf daher nicht als auf die oben
beschriebenen Ausführungsformen beschränkt angesehen werden,
sondern kann innerhalb des in den beigefügten Ansprüchen
definierten Umfangs variiert werden.