AT399193B - Elektronische schliessvorrichtung - Google Patents

Description

AT 399 193 B

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schließvorrichtung mit den relative zueinander bewegbaren Elementen Schlüssel und Schloß, wobei in einem der Elemente Schaitmagnete in Form von Permanentmagneten vorgesehen sind, und im anderen Element ein oder mehrere Impulsdrähte (Wieganddrähte) vorgesehen sind, deren jeweils Sensorspulen zugeordnet sind, in denen bei Ummagnetisierung der Impulsdrähte durch das Magnetfeld des/der Schaltmagnete gemäß Wiegandeffekt ein Stromimpuls induzierbar ist.

Bekannte elektronische Schlösser weisen im Schlüssel einen elektronischen Speicher auf, der einen Code gespeichert hat. Nach dem Einschieben des Schlüssels in das Schloß wird von einer elektronischen Schaltung des Schlosses der Speicherinhalt gelesen, mit einem Referenzcode verglichen und, wenn der Code richtig ist, das Schloß durch eine mechanisch-elektrische Vorrichtung freigegeben. Das Lesen und Auswerten des gespeicherten Codes erfolgt über elektronische Schaltungen, die mit elektrischer Energie versorgt werden müssen.

Bei der Realisierung elektronischer Schlösser treten zwei wesentliche Probleme auf. Ein Problem liegt in der Energieversorgung und ein anderes Problem liegt in der von außen nicht abtastbaren Realisierung eines Codes mit hoher Variationszahl. Für typische elektronische Schaltkreise, weiche für Schlösser geeignet sind, wird eine Energie benötigt, die zwischen 100 und 500 mW liegt. Diese Energie wird bei herkömmlichen elektronischen Schlössern von einer Batterie, einem Akkumulator oder durch Anschluß an das Stromnetz bereitgestellt. Die Energieversorgung mit einem Akkumulator oder einer Batterie weist den Nachteil auf, daß diese Stromquellen nur eine begrenzte Lebensdauer aufweisen, die von einigen Monaten bis zu einigen Jahren reichen kann. Derartige Schlösser müssen somit laufend gewartet werden. Dadurch kann eine unbegrenzte Funktion nicht garantiert werden. Eine Engergieversorgung vom Netz erfordert eine Stromzufuhr mittels eines Kabels, was aufwendig und in manchen Fällen auch unmöglich ist. Außerdem stellt eine mögliche Unterbrechung der Zuleitung eine Schwachstelle des Systems dar.

Zu dem bekannten Stand der Technik sei fernerhin noch gesagt, daß es seit langem bekannt ist, durch Anordnung von Magneten mit bestimmter Magnetsierungseinrichtung einen Code vorzugeben, der für Schließvorrichtungen ausgewertet werden kann. Die Auswertung kann entweder mechanisch oder elektronisch erfolgen. Für die Erkennung der Magnetisierungseinrichtung der Codiermagnete sind die verschiedensten Detektoren vorgeschlagen worden und darunter auch Impulsdrähte, die auch Wieganddrähte genannt werden. Die europ.Offeniegungsschrift 86 491 offenbart so eine elektromeschanische Schließeinrichtung, bei der Wieganddrähte zur Codierung eines Schlüssels verwendet werden. Die Magnetiserungs-einrichtung der jeweiligen Wieganddrähte wird durch einen Leserkopf ermittelt und die erhaltenen Signale werden in einer externen Auswerte- und Schalteinrichtung weiterverarbeitet. Weiters wird in einen Artikel von Philip E. Wigen, veröffentlicht in Electronics/July 10, 1975, der Wiegandeffekt genau beschrieben. Insbesondere gemäß Figur 9 dieses Artikels kann ein Wiegangddraht in einer davon getrennt angeordneten Spule einen Strom erzeugen. Wenn bisher Wieganddrähte zur Codierung oder Codeerkennung bei Schließvorrichtungen verwendet wurden, so erfolgte dies stets nur getrennt von den Induktionsspulen .

Die vorliegende Erfindung ist unter Vermeidung aller oben genannten Nachteile dadurch gekennzeichnet, daß Impulsdraht oder Sensorspule als Impulsdrahtsensoren ausgebildet sind, wobei der Impulsdraht von der zugehörigen Sensorspule umgeben ist und daß der Schlüssel oder das Schloß eine elektronische Schaltung zur Codeerkennung und Codeauswertung aufweist, deren Energiebedarf und gegebenenfalls der Energiebedarf weiterer Schloßteile durch den/die Stromimpulse des/der Impulsdrahtsensoren abgedeckt ist.

Die physikalische Grundlage der hier beschriebenen Energiequelle ist folgende:

Ein weichmagnetischer dünner Draht ist infolge seiner speziellen Geometrie (große Länge) immer in der Drahtachse magnetisiert. Führt man nun einen Permantmagnet vorbei, der ein zur Drahtmagnetisierung antiparalleles und verglichen zum entmagnetisierenden Feld (senkrecht zur Drahtachse) größeres Streufeld hat, so wird der Draht rasch ummagnetisiert (Wiegandeffekt). Wickelt man nun um den Draht eine Spule, so wird infolge der Flußänderung eine Spannungsimpuls in dieser Spule induziert. Mann nennt ein derartiges Element in der technischen Literatur einen Impulsdrahtsensor. Der von einem derartigen Impulsdrahtsensor nach außen abgegebene Spannungsimpuls beträgt typischerweise 3V und dauert etwa 10 us, was einer Impulsleistung von etwa 4,5 mW entspricht.

Bei der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung werden bevorzugt möglichst viele darartige Impulsdrahtsensoren in das Schloß oder in den Schlüssel eingebaut und in Serie oder parallel geschaltet. In einer Ausführungsvariante werden am Schlüssel hochwertige kleine Permanentmagnete mindestens entsprechend der Zahl der vorgesehenen Impulsdrahtsensoren vorgesehen, die immer gegenseitig antiparallel liegen. Beim Einführen des Schlüssels werden in jedem Impulsdrahtsensor durch die vorbeibewegten Magnete, welche jeweils den Impulsdraht ummagnetisieren, Spannungsimpulse erzeugt. Verwendet man z.B. 10 Sensoren und dementsprechend 10 Magnete am Schlüssels, so entstehen insgesamt 55 Spannungsimpulse, was einer Gesamtleistung von etwa 250 mW entspricht. 2

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Nach einer anderen Erfindungsvariante können die Impulsdrahtsensoren im Schlüssel vorgesehen sein. Im Schloß sind mindestens zwei antiparallel stehende Magnete vorgesehen, die die Drahtsensoren ummagnetisieren und die Spannungsimpulse erzeugen. Auf diese Weise kann einfach und ohne komplizierte Übertragungseinrichtungen die den elektronischen Code am Schlüssel enthaltende Elektronik mit Energie versorgt werden.

Die Spannungsimpulse werden bevorzugt mit einer Vollweggleichrichtung gleichgerichtet, wodurch die Polarität der Impulse unwesentlich ist. Mit dem so gleichgerichteten Strom wird ein Pufferkondensator aufgeladen, der die Energie für die Elektronik zu Verfügung stellt.

Die Tatsache, daß ein Impulsdrahtsensor je nach Lage des Streufeldes des Magneten (parallel, antiparallel) einen Impuls erzeugt oder nicht, kann zum Ablasen der am Schlüssel enthaltenen Magnetisierungsrichtungen und somit zur Bildung einer binären Codezahl herangezogen werden. Die Impulse können elektronische weiterverarbeitet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. Alle Figuren sind schematisch.

Fig.1 zeigt einen Querschnitt durch ein Zylinderschloß in einer ersten Variante. Fig.2 zeigt die Ansicht des im Schloß gemäß Fig.1 eingeschobenen Schlüssels. Fig.3 ist die Ansicht des Schlüssels in einer weiteren Variante. Fig.4 ist teilweise ein Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig.1. Fig.5 ist teilweise ein Schnitt nach der Linie V-V in Fig.8. Fig.6 zeigt im Querschnitt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung und Fig.7 eine teilweise geschnittene Ansicht des zugehörigen Schlüssels. Fig.8 zeigt einen Querschnitt durch eine Zylinderschloß mit einem Schlüssel nach Fig.3. Fig.9 zeigt ein Beispiel eines Blockschaltbildes der Elektronik.

Gemäß Fig.1 ist in einem Zylindergehäuse 1 ein Zylinderkern 2 drehbar gelagert. Im Schlüsselkanal 3 ist der Schlüssel 4 eingeschoben der in der Schnittebene eine Magnetpaar bestehend aus zwei durchgehenden Magneten 5, 6 aufweist. Zwischen diesen beiden Magneten 5, 6 bildet sich ein Streufeld 7 aus. Dieses muß größer sein, als das entmagnetisierende Feld senkrecht zum weichmagnetischen Drahtstift 10 der Impulsdrahtsensoren 9.

Im Zylinderkern 2 ist in Ausnehmungen 8 entlang des Schlüselkanales 3 jeweils ein Impulsdrahtsensor 9 angeordnet, der im wesentlichen aus einem weichmagnetischen Drahtstift 10 und einer Spule 11 besteht. Die Ausnehmung 8 kann zum Schlüsselkanal 3 hin entweder offen oder durch eine magnetisch durchlässige Schicht abgedeckt sein, wie in Fig.1 in der rechten Ausnehmung eingezeichnet ist. Alternativ kann die Ausnehmung 8 auch mit einer magnetisch durchlässigen Masse ausgefüllt sein.

Wie der Fig.2 zu entnehmen ist, sind im Schlüsselschaft 12 des Schlüssels 4 (abgebrochen dargestellt) parallel nebeneinander mehrere Magnete 5,6 (Magnetpaare) angeordnet, die jeweils in unterschiedlichen Richtungen (antiparallel) aufmagnetisiert sind.

Fig.4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig.1 für die erste Ausführungsvariante und zeigt die den Schlüsselmagneten 5 benachbarten Impulsdrahtsensoren 9 in den Ausnehmungen 8 des Zylinderkerns 2.

In Fig.1 ist weiters noch rein schematisch und beispielsweise eine elektronische Verriegelung 33 eingezeichnet. In einer Bohrung 34 ist verschiebbar ein Raststift 35 angeordnet der unter dem Druck der Feder 36 in die Rastausnehmung 37 des Zylinderkernes 2 ragt. Seitlich ragt ein Sperrstift 38 in die Bohrung 34 und blockiert so den Raststift 35, sodaß der Zylinderkern nicht verdreht werden kann. Durch eine elektromechanische Vorrichtung 39 kann der Sperrstift 38 nach rechts aus der Bohrung 34 gezogen werden, sodaß der Raststift 35 nach unten geschoben und der Zylinderkern verdreht werden kann.

Die Ansteuerung der elektromechanischen Vorrichtung 39 erfolgt über eine elektronische Schaltung und gibt das Schloß frei, wenn der Schlüssel die richtige Codierung aufweist. Die Stromversorgung der Vorrichtung 39 kann ebenfalls durch die Impulsdrahtsensoren erfolgen.

Die Schlüsselmagnetpaare 5,6 können in einer zweiten Variante der Erfindung auch durch Stabmagnete 13 ersetzt werden, wie dies in Fig.3 und Fig.5 dargestellt ist. Im Schlüsselschaft 12 des Schlüssels 4 (abgebrochen dargestellt) liegen parallel nebeneinander mehrere Magnete, die jeweils in untershiedliche Richtungen (antiparallel) aufmagnetisiert sind.

Fig.5 ist ein teilweiser Schnitt nach der Linie V-V in Fig.8 für die zweite Variante und zeigt die den Schlüsselmagneten 13 benachbarten Impulsdrahtsensoren 9 in den Ausnehmungen 8 des Zylinderkerns 2 an einer Seite des Schlüsselkanals. Bei dieser Ausführungsvariante ist es ebenfalls sinnvoll, Magnetpaare (bestehend aus den Magneten 13 und 14) auf beiden Seiten des Schlüsselschafts 12 vorzusehen, um eine höhere Energiedichte zu erhalten.

Immer dann, wenn ein Impulsdrahtsensor in den Bereich des Streufeldes 7 der Magnete gelangt und es dabei zu einem Umkippen der Magnetisierungsrichtung des Impulsdrahtes kommt, wird in der Spule 11 ein Stromimpuls induziert, der seinen Beitrag zur Stromversorgung einer elektrischen Schaltung liefern kann. 3

Claims (10)

1. AT 399 193 B Bei der Ausführungsvariante gemäß den Fig.6 und Fig.7 liegen die Impulsdrahtsensoren 9 in Ausnehmungen 32 des Schlüssels 4 und die Magnete 17 liegen in den Ausnehmungen 8 des Zylinderkernes 2. In Rg.7 ist der zugehörige Schlüssel 18 dargestellt, der in seiner Reide die integrierte elektronische Schaltung 19, die die elektronische Codeinformation, bzw. die Codeauswertung enthält, aufweist. Über 5 Leitungen 20, 21 wird die integrierte Schaltung 19 von den eingezeichneten Impulsdrahtsensoren 9, die parallel geschaltet sind, nach entsprechender Gleichrichtung mit Strom versorgt (siehe Fig.9). Die Fig.8 ist anhand der zuvor gegebenen Beschreibung von selbst verständlich. Gleiche Teile tragen gleiche Bezugszeichen. Die Fig.9 zeigt das prinzipielle Blockschaltbild. Drei Impulsdrahtsensoren L1, L2 und L3 entsprechend io den Impulsdrahtsensoren 9 sind parallel geschaltet. Die Stromimpulse werden über die Leitungen 20, 21 dem Gleichrichter 26 zugeführt. Der Kondensator 24 dient zur Engergiespeicherung. Der Schalter 28 kann beispielsweise beim Einführen des Schlüssels in den Schlüsselkanai geschlossen werden. Mit 29 ist die interne Elektronik für die Codeerkennung und Auswertung der Schlüsselinformation bezeichnet. Von der Elektronik wird der elektromagnetische Öffnungsmechanismus 30 betätigt, wie er beispielsweise in Fig.1 75 eingezeichnet ist. Patentansprüche 1. Elektronische Schließvorrichtung mit den relativ zueinander bewegbaren Elementen Schlüssel und 20 Schloß, wobei in einem der Elemente Schaltmagnete in Form von Permanentmagneten vorgesehen sind, und im anderen Element ein oder mehrere Impulsdrähte (Wieganddrähte) vorgesehen sind, denen jeweils Sensorsupulen zugeordnet sind, in denen bei Ummagnetisierung der Impulsdrähte durch das Magnetfeld des/der Schaitmagnete gemäß Wiegandeffekt ein Stromimpuls induzierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß impulsdraht und Sensorspule als Impulsdrahtsensoren (9) ausgebiidet sind, 25 wobei der Impulsdraht von der zugehörigen Sensorspule umgeben ist und daß der Schlüssel oder das Schloß eine elektronische Schaltung (19) zur Codeerkennung und Codeauswertung aufweist, deren Energiebedarf und gegebenenfalls der Energiebedarf weiterer Schloßteile durch den/die Stromimpulse des/der Impulsdrahtsensoren abgedeckt ist.
2. 2. Schließvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Schloß (1,2) und einen in das Schloß einsteckbaren oder an das Schloß anlegbaren Schlüssel (4) aufweist und daß entweder der Schlüssel die Schaltmagnete (5,6,13,14) und das Schloß die Impulsdrahtsensoren (9) oder der Schlüssel die Impuisdrahtsensoren (9) und das Schloß die Schaltmagnete oder Schloß und Schlüssel sowohl Schaltmagnete als auch Impulsdrahtsensoren aufweist. 35
3. 3. Schließvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schloß ein Schlüsselkanal (3) vorgesehen ist, der ein oder mehrere Ausnehmungen (8) zur Aufnahme der Impulsdrahtsensoren aufweist, wobei die Ausnehmungen (8) zum Schlüsselkanal hin offen sind.
4. 4. Schließvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen zum Schlüsselkanal hin von einer magnetisch durchlässigen Schicht (31) adgedeckt sind.
5. 5. Schließvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei Seiten des Schlüsselkanals je eine Reihe Impulsdrahtsensoren (9) vorgesehen sind. 45
6. 6. Schließvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdrahtsensoren (9) im wesentlichen senkrecht zur Einschubrichtung des Schlüssels angeordnet sind. so
7. 7. Schließvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüssel (das Schloß) für jeden Impulsdrahtsensor (9) des Schlosses (des Schlüssels) ein Magnetpaar (5,6) aufweist.
8. 8. Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüssel 55 (das Schloß) für jeden Impulsdrahtsensor (9) des Schlosses (des Schlüssels) einen Stabmagnet oder einen entspechenden magnetisierten Bereich aufweist, der sich etwa in die gleiche Richtung erstreckt wie der zugeordnete Impulsdrahtsensor. 4 AT 399 193 B
9. 9. Schließvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Impuisdrahtsensoren (9) in Ausnehmungen (32) des Schlüssels angeordnet sind, denen die Magnete (17) im Schloß zugeordnet sind (Fig.6), wobei die Ausnehmungen (32) gegebenenfalls durch eine Schicht (33) aus magnetisch durchlässigem Material abgedeckt sind.
10. 10. Schließvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromimpuise der Impulsdrahtsensoren (9, L1, L2, L3) über einen Gleichrichter (26) eine elektronische Schaltung (29) anspeisen, durch die ein elektromagnetischer Öffnungsmechanismus (30,33) betätigt wird. Hiezu 9 Blatt Zeichnungen 5