专利名称：用于存储和读取信息的系统及方法
技术领域：
本发明涉及用于存储和读取信息的系统及方法，具有用于存储信息的 数据存储介质及用于读取存储在数据存储介质中的信息的读取单元。
背景技术：
从实践中获知了能够在电容性或电感性地识别是否存在导电材料的模 拟方法。模拟信号特征(例如正弦振荡)通过电极输入到材料中，并由第二电 极拾取。然后，在振幅和任选的相角方面对所测得的信号进行分析，藉此 确定该导电材料存在与否，并进一步确定其导电性。这类测量允许差异化 估算的可能性，例如有可能测量电容、电阻和电感。
但该方法有以下缺点用于产生必要的信号并分析其影响的硬件相当 昂贵。另外，测量安排很难平行，而且通常很耗时。
DE102004022752A1公开了一种装置，用于检验有价值的文件或保密 文件的真实性，该装置与介电特性的测量一起操作。
EP0260221A2提出一种用于读取数据载体的无接触信息传送，使用 连续施加的方波发生器交流电压来读取。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种价廉且高速的读取单元。 根据本发明，该目的通过权利要求l和12的技术特征来实现。 根据本发明用于存储和读取信息的系统具有用于存储信息的数据存储 介质以及用于读取存储在数据存储介质中的信息的读取单元，数据存储介 质具有电介质并且该信息由数据存储介质中存在或不存在至少一个存储电 极而形成，并且读取单元具有至少一个输入电极和至少一个读取电极，为 了读取信息，有可能采用输入电极和存储电极形成第一电容器以及读取电
极和存储电极形成第二电容器的方式，将数据存储介质与读取单元彼此耦 合一起。读取单元具有用于在输入电极处产生数字电压跳变的装置以及用 于将读取电极处发生的电压跳变与参考电压作比较的装置。
在根据本发明的使用这种读取设备从这种数据存储介质读取信息的方 法中，存在大量存储电极和大量输入电极，输入电极在时间上一个接一个 地通过数字电压跳变而起作用，并且将读取电极处发生的电压跳变与参考 电压进行比较。因此有可能进行非常快速的测量。
根据本发明的原理基于使用数字电压跳变，即单脉冲，以及直接与参 考电压作比较，作为比较的结果，该信号以数字形式(l或O)即时出现，并 能够被进一步廉价处理。
本发明的其它形式是从属权利要求的主题。
根据一较佳实施例，读取单元还具有微处理器，该微处理器能够在成 本不高的情况下具有大量的数字输出，使得大量的存储电极能够被快速、 可靠地检验。
将读取电极处发生的电压跳变与参考电压进行比较的装置较佳地在比 较器电路中具有运算放大器。
另外，数据存储介质的存储电极由导电结构、特别是有机导电聚合物、
尤其是PEDOT或PANI构成，并形成代码排布。导电代码排布较佳地通过 大量印刷工艺、特别是通过凸版印刷、轮转凹版印刷或平台式印刷工艺而 产生。而且，代码排布可被施加到柔韧性基底，尤其是纸或膜，有可能将 它不可见地排布在两个基底之间。
此外，可以提供适当的测量以使干扰最小化。这些测量可以存在于例 如具有用于检验读取单元的参考存储电极的数据存储介质中。还有可能使 存储电极形成冗余码排布。而且，为了滤除干扰，可在用于将读取电极处 发生的电压跳变与参考电压进行比较的装置的上游设置低通和/或高通。
本发明的其它优点和形式将在下文中通过描绘和附图作更详细的说明。
图1示出用于存储和读取信息的系统的框图。 图2是数据存储介质的图形表示。
图3是沿图2中A-A线的截面图。
具体实施例方式
图1中所示的用于存储和读取信息的系统具有用于存储信息的数据存 储介质1,以及用于读出存储在数据存储介质中的信息的读取单元2。
如图2和图3详细示出的数据存储介质具有至少第一电介质IO和若干 存储电极12、 13、 14以及第二电介质11，存储电极排布在两个电介质之间。 在这种特别布置中，存储电极12、 13、 14形成代码排布。三个存储电极12、 13、 14从共同的基表面15指状地凸出。
存储电极的上述形式能够使得它们在没有任何特定空间要求的情况下 嵌在两个基底之间。
在图示的代码排布的情况下，可能有多达6个存储电极。然而，在图 示的实施例中只有第一、第三和第六指状存储电极，而位于其间的电极表 面16没有与基表面15相连。当然，那些电极表面16也有可能根本不出现。 在具有多达6个存储电极的该代码排布的情况下，因此可以产生26=64个 不同的代码排布。当然，也可以设置任何其他所需数量的存储电极。尤其 是有可能独立安排所有存储排布，因而没有共同的基表面。
适当的电介质10、 11具体是纸或膜基底。代码排布有利地是由通过大 量印刷工艺(凸版印刷、轮转凹版印刷或平台式印刷工艺)印刷到基地上 的有机导电聚合物、特别是聚噻吩、聚苯胺和聚吡咯、PEDOT或PANI 制成的。因此，能够以大量、快速且廉价的方式制作数据存储介质。如果 将代码语句附加地嵌在两个基底(电介质)之间，从外部看不到该代码语 句，结果，能够受到保护而免于损坏及操纵。然而，在本发明的范围内， 还有可能从诸如银颗粒、碳颗粒、ITO纳米颗粒之类的其他导电材料制作 代码排布。
此外，还有可能的是，首先印制带有所有可能的存储电极的代码排布， 然后才通过向随后不复存在的存储电极施加导致电极与基表面之间中断的
对应高压脉冲，将实际信息写到数据存储介质内。
读取单元2基本上具有至少一个输入电极21和至少一个读取电极22， 出于读取信息的目的，有可能采用输入电极21和存储电极12形成第一电 容器且读取电极22和存储电极12形成第二电容器的方式，将数据存储介 质1和读取单元2彼此耦合在一起。该读取单元还具有用于在输入电极21 处产生数字电压跳变的装置23以及用于将在读取电极22处发生的电压跳 变与参考电压作比较的装置24。特别地，器件24可在比较器电路中具有运 算放大器24a。此外，读取单元2可包括微处理器25，该微处理器与用于 在输入电极21处产生数字电压跳变的装置23连接，并与用于比较读取电 极22处发生的电压跳变的装置24连接，或者完全或部分地接管它们的任 务。该读取单元2还通过USB连接而连接到计算机3。
在测量过程中，数字电压跳变，即单脉冲被施加到输入电极21。由于 这种排布的电容器特征，将会在读取电极22处发生电压跳变。电压随后指 数减小。然后，如果在所施加电压跳变后很短时间内评估读取电极22的输 出信号，就能得出关于存储电极的存在或不存在的结论。
有利地相对大量地设置输入电极21，使得一个输入电极与每个可能的 存储电极相关联。如实施例所示，如果所有存储电极都通过共同的基表面 而彼此连接，则仅只一个读取电极22是必要的。读取电极被安排在基表面 15的区域内，而输入电极被设置在指状区域中。然后，输入电极在时间上 一个接一个地通过数字电压跳变而发挥作用，，使得在读取电极处能够观 测到相应的结果。因此很容易确定可能的存储电极实际上是存在还是不存 在。
由于期望较小的电容(在皮法范围内)，读取电极22必须以极高阻抗(几 兆欧)的方式连接到比较器电路；然而结果是，所有来自环境的干扰(例 如，50Hz的蜂鸣)也被很大程度地输入。这可能导致不小的损害(取决于 印刷电路板和外壳的形式)。因此，下文中描述单独或共同贡献于千扰最 小化的几个阶段
当使用比较器电路时，有利地在电压跳变之前检验比较器输出。比较 器输出应当处于非活动状态，否则会同时出现干扰。重复测量直至干扰不
再发生或是直至已经到达最大测量持续时间。
在电压跳变及跳变响应测量之后 一 在特定等待周期之后(根据电容 器布置的放电周期)，对比较器输出进行类似检验。比较器输出必须再次 处于不活动状态，否则该测量被丢弃并重复进行。该测量方法减少了在正 电平干扰(也就是说，识别到比位1更少的可信位0)的过程中发生的测量 误差。但用这种方法来消除高频干扰并不理想。
另一种可能是，数据存储介质使电极之一作为用于检验读取设备的参 考存储电极。就在测量存储电极之一或全部之前和/或之后，测量该参考存 储电极。如果参考存储电极不提供电平，则数据位的测量将被丢弃。该方 法减少了负电平干扰的(也就是说，识别到比位0更少的可信位1)的过程 中发生的测量误差。用这种方法同样难以消除高频干扰。
此外，用于将读取电极22处发生的电压跳变与参考电压进行比较的装 置24有可能具有安排在上游的(高阻抗)低通24b (RC组件)，以便衰 减高频干扰。低通尺度在极限频率中应该足够高，以便于只轻微地破坏测 量安排的跳变响应的锐度(sharpness)。额外的高通会抑制低频干扰，而 且对抑制50Hz的网络频率干扰尤其有用。
另一非常有效的可能是，存储电极形成冗余码排布，使得在读取数据
存储介质后能够形成检验和或是执行完整性测试，从而在数据位读取期间 排除任何干扰。有利的是，并非只是上述可能性之一，而是几个、甚至是 全部可能性都适用于干扰最小化。
权利要求
1.一种用于存储和读取信息的系统，具有用于存储信息的数据存储介质(1)以及用于读出存储在所述数据存储介质中的所述信息的读取单元(2)，所述数据存储介质具有电介质(10，11)，并且所述信息通过在所述数据存储介质中存在或不存在至少一个存储电极(12-14)而形成，所述读取单元具有至少一个输入电极和至少一个读取电极，出于读取所述信息的目的，有可能采用所述输入电极(21)和所述存储电极(12)形成第一电容器并且所述读取电极(22)和所述存储电极(12)形成第二电容器的方式，将所述数据存储介质(1)和所述读取单元(2)彼此耦合在一起，其特征在于，所述读取单元具有用于在所述输入电极(21)处产生数字电压跳变的装置(23)，以及用于将所述读取电极(22)处发生的电压跳变与参考电压进行比较的装置(24)。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，用于将所述读取电极(22) 处发生的电压跳变与参考电压进行比较的所述装置(24)在比较器电路中具 有运算放大器(24a)。
3. 如上述权利要求中一项或多项所述的系统，其特征在于，所述读取 单元(2)还具有微处理器(25)，所述微处理器与用于在所述输入电极(21)处产 生数字电压跳变的所述装置(23)以及用于将所述读取电极(22)处发生的电 压跳变与参考电压进行比较的所述装置(24)相连接。
4. 如上述权利要求中一项或多项所述的系统，其特征在于，大量存储 电极(12-14)和至少相应大量的输入电极(21)形成大量的第一电容器，所述大 量存储电极(12-14)与读取电极形成第二电容器。
5. 如上述权利要求中一项或多项所述的系统，其特征在于，所述存储 电极(12-14)形成代码排布，所述代码排布由有机导电聚合物、尤其是 PEDOT或PANI构成。
6. 如上述权利要求中一项或多项所述的系统，其特征在于，所述存储 电极(12-14)形成导电代码排布，所述导电代码排布通过大量印刷工艺、尤 其是凸版印刷、轮转凹版印刷或平台式印刷工艺来制作。
7. 如上述权利要求中一项或多项所述的系统，其特征在于，所述存储电极(12-14)形成导电代码排布，所述导电代码排布被施加到诸如纸或膜的 柔性基底上。
8. 如上述权利要求中一项或多项所述的系统，其特征在于，所述存储 电极(12-14)形成导电代码排布，所述导电代码排布以表面上不可见的方式 布置在两个基底之间。
9. 如上述权利要求中一项或多项所述的系统，其特征在于，所述数据 存储介质(1)具有用于检验所述读取单元(2)的参考存储电极。
10. 如上述权利要求中一项或多项所述的系统，其特征在于，所述存 储电极(12-14)形成冗余码排布。
11. 如上述权利要求中一项或多项所述的系统，其特征在于，用于将 所述读取电极(22)处发生的电压跳变与参考电压进行比较的所述装置(24) 具有设置在上游用于滤除干扰的低通和/或高通(24b)。
12. —种通过如上述权利要求中一项或多项所述的读取单元(2)从如 上述权利要求中一项或多项所述的数据存储介质(l)中读取信息的方法，其 中，存在大量的存储电极(12-14)和大量的输入电极(21)，并且所述输入电极 在时间上一个接一个地通过数字电压跳变而发挥作用，并将所述读取电极 (22)处发生的所述电压跳变与参考电压进行比较。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，在测量之前和/或之后， 检验用于将所述读取电极(22)处发生的所述电压跳变与参考电压进行比较 的所述装置(24)。
14. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，在读取所述数据存储 介质(l)之前和/或之后，检验在所述数据存储介质(l)中出现的至少一个参考 电极。
15. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述存储电极(12-14) 形成冗余码排布，并在所述数据存储介质(l)被读取之后，形成检验和或者 执行完整性测试，以便于在所述数据存储介质(l)的读取期间排除任何干扰。
全文摘要
本发明涉及一种用于存储和读取信息的系统及方法，具有用于存储信息的数据存储介质及用于读取存储在数据存储介质中的信息的读取单元，数据存储介质具有电介质并且该信息由数据存储介质中存在或不存在至少一个存储电极而形成。读取单元具有至少一个输入电极和至少一个读取电极，出于读取信息的目的，有可能采用输入电极和存储电极形成第一电容器且读取电极和存储电极形成第二电容器的方式，将数据存储介质与读取单元彼此耦合在一起。读取单元还具有用于在输入电极处产生数字电压跳变的装置以及用于将读取电极处发生的电压跳变与参考电压作比较的装置。
文档编号G06K7/08GK101366048SQ200780001978
公开日2009年2月11日 申请日期2007年10月10日 优先权日2006年10月12日
发明者A·赫伯勒, M·奥拓, T·弗兰茨 申请人:德国印刷系统股份有限公司