AT9348U1 - Vorrichtung zur zutrittskontrolle - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Zutrittskontrolle mit einem elektrisch betätigbaren Schloss und einem Schlüssel weist das Schloss und/oder der Schlüssel eine Stromversorgung mit wenigstens einer Dünnschicht-Solarzelle auf, die an einer dem Licht ausgesetzten Fläche oder unter einer energiedurchlässigen Fläche des Schlosses, des Schlüssels und/oder eines mit dem Schloss elektrisch verbundenen Teils an- oder aufgebracht ist oder diese ausbildet, wobei die Dünnschicht-Solarzelle als organische Solarzelle, als Farbstoff-Solarzelle oder als Polymer- oder Polymerkunststoff-Solarzelle ausgebildet ist.

Description

2 AT 009 348 U1

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zutrittskontrolle mit einem elektrisch betätigbaren Schloss und einem Schlüssel, wobei das Schloss und/oder der Schlüssel eine Stromversorgung aufweist.

Elektrische oder elektronische Schlösser, insbesondere Zylinderschlösser, enthalten in der Regel zusätzlich zu mechanischen Verriegelungen, welche mit konventionellen Schlüsseln mechanisch sperrbar sind, wenigstens einen elektromagnetisch oder motorisch betätigbaren Verriegelungsmechanismus, welcher erst nach einer Identifikationsprüfung freigegeben wird. Die elektronische Schaltung zur Identifikationsüberprüfung wirkt hierbei meist mit geeigneten Identifikationsmedien kontaktfrei oder mittels Kontakten zusammen, wobei in der elektronischen Auswerteschaltung eine Überprüfung erfolgt, ob das jeweilige Identifikationsmedium die Berechtigung zum Sperren des Schlosses aufweist. Nach erfolgreicher Überprüfung der Identität erfolgt dann die Freigabe des Schlosses.

Zur Energieversorgung derartiger elektrischer bzw. elektronischer Verriegelungen ist in der Regel eine ständige Energieversorgung des Schlosses und oft auch des Schlüssels erforderlich, und es ist daher neben dem Aufwand für eine derartige ständige Energieversorgung auch dafür Sorge zu tragen, dass eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zur Verfügung steht, um die Funktion des Schlosses in jeder Situation aufrecht zu erhalten.

Elektrische oder elektronische Schlösser können nun in beliebiger Weise mit Energie versorgt werden. Neben der Möglichkeit eines Netzanschlusses oder einer Stützbatterie sind auch bereits Vorschläge bekannt geworden, bei welchen das Schloss oder der Schlüssel ein Wandler zum Wandeln von mechanischer in elektrische Energie aufweist. Derartige Wandler sind beispielsweise als elektrischer Generator ausgebildet und weisen einen Magnetkreis und einen von dessen Magnetfluss durchsetzte Induktionsspule auf, wobei der Magnetkreis oder die Induktionsspule als beweglicher Bauteil und der jeweils andere Teil als feststehender Bauteil ausgebildet ist. Dabei wird durch die Bewegung des beweglich angeordneten Bauteils im Induktionssystem eine Induktionsspannung induziert. Durch eine derartige Ausbildung wird eine autarke Energieversorgung sichergestellt, da die erzeugte elektrische Energie in einem Energiespeicher zwischengespeichert werden kann und im Bedarfsfall dem elektrischen Schaltkreis für die Indentifikationsprüfung bzw. für die elektrische Betätigung des Schlosses zur Verfügung gestellt wird.

Schwungradgeneratoren sind aber beispielsweise für stationär angeordnete Schlösser insofern nicht brauchbar, als das Schwungrad nicht ohne weiteres in Bewegung versetzt werden kann, wenn auf externe Betätigungsvorrichtungen verzichtet werden soll. Schwungradgeneratoren sind bestenfalls für die Integration eines Schlüssels geeignet, da das Schwungrad in diesem Fall, ähnlich wie bei Armbanduhren, durch das ständige Mittragen und die dabei verursachten mechanischen Erschütterungen in Bewegung versetzt wird. Ein weiterer Nachteil von Schwungradgeneratoren ist die relativ ineffiziente Arbeitsweise, da die Lagerung des Schwungrades nicht unerhebliche Reibungsverluste mit sich bringt.

Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, einen Energiewandler bereitzustellen, welcher beispielsweise für Schlüssel oder Schließzylinder zum Einsatz gelangen kann, wobei der vom Energiewandler erzeugte Strom eine ständige Energieversorgung des elektrisch betätigbaren Schlosses bzw. des Schlüssels gewährleisten soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung wenigstens eine Dünnschicht-Solarzelle aufweist, die an einer dem Licht ausgesetzten Fläche oder unter einer energiedurchlässigen Fläche des Schlosses, des Schlüssels und/oder eines mit dem Schloss elektrisch verbundenen Teils an-oder aufgebracht ist oder diese ausbildet, wobei die Dünnschicht-Solarzelle als organische Solarzelle, als Farbstoff-Solarzelle oder als Polymer- oder Polymerkunststoff-Solarzelle ausgebildet ist. Dünnschicht-Solarzellen eignen sich besonders gut für die Auf- oder Anbringung an 3 AT 009 348 U1

Flächen des Schlosses, des Schlüssels und/oder eines mit dem Schloss elektrisch verbundenen Teils bzw. unter entsprechenden energiedurchlässigen Flächen, da sie einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und überall dort eingesetzt werden können, wo Energie in Form von Licht vorhanden ist. Im Gegensatz zu konventionellen Solarzellen, welche einen relativ dicken und 5 starren Träger benötigen, lassen sich Dünnschicht-Solarzellen in einfacher Weise auf beliebigen Oberflächen, beispielsweise von Schlössern oder Schlüsseln, auftragen, wobei auch flexible Strukturen möglich sind. Dabei können die Dünnschicht-Solarzellen unmittelbar auf entsprechende Flächen beispielsweise durch Aufdampfen aufgebracht werden, oder es können fertige Module auf geeigneten Flächen oder unter energiedurchlässigen Flächen angebracht werden. 10 Dünnschicht-Solarzellen gibt es in verschiedenen Variationen je nach Substrat und aufgedampften Materialien. Die Palette der physischen Eigenschaften und die Spannweite der Wirkungsgrade ist entsprechend groß. Dünnschicht-Zellen unterscheiden sich von den traditionellen Solarzellen vor allem in ihrer Produktion und werden beispielsweise durch Aufdampfen 15 entsprechender Halbleitermaterialien auf die Oberflächen des Schlosses, des Schlüssels und/oder eines mit dem Schloss elektrisch verbundenen Teils hergestellt. Dadurch wird ein weites Einsatzgebiet bei schließtechnischen Produkten gewährleistet. Direkte Halbleiter absorbieren Sonnenlicht bereits in Schichtdicken von nur 10 pm. Diese Dünnschicht-Zellen werden meist durch Abscheiden aus der Gasphase direkt auf einem Träger aufgebracht. Dies kann 20 Glas, Metallblech, Kunststoff oder auch ein anderes Material sein. Mögliche Materialien von Dünnschicht-Zellen sind amorphes Silizium, mikrokristallines Silizium, Gallium-Arsenid, Germanium oder Cadmium-Tellurid. Weiters sind sogenannte CIS-Zellen (Kupfer-Indium-Diselenid bzw. Kupfer-Indium-Disulfid) bzw. CIGS-Zellen (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid) bekannt. 25 Eine CIS-Zelle hat beispielsweise eine Dicke von weniger als 5 pm, wobei durch die geringe Schichtdicke die Ressourcen geschont werden und bei entsprechender Stückzahl eine kostengünstigere Herstellung als bei der Dickschichttechnik möglich ist.

Gemäß der Erfindung kann die Dünnschicht-Solarzelle als Farbstoff-Solarzelle ausgebildet sein. 30 Elektrochemische Farbstoff-Solarzellen verwenden zur Absorption von Licht nicht ein Halbleitermaterial, sondern organische Farbstoffe, z.B. den Blattfarbstoff Chlorophyll. Die auch als Grätzel-Zelle bekannte Farbstoffzelle besteht in der Regel aus zwei planaren Glaselektroden mit einem Abstand von typischerweise 20 bis 40 pm. Die beiden Elektroden sind auf der Innenseite mit einer transparenten elektrisch leitfähigen Schicht, z.B. FTO (fluor doped Tinn Oxide), 35 beschichtet, welche eine Dicke von typischerweise 0,5 pm aufweist. Die beiden Elektroden werden gemäß ihrer Funktion Arbeitselektrode (Generierung von Elektronen) und Gegenelektrode genannt. Auf der Arbeitselektrode ist eine im Bereich von 10 pm dicke nanoporöse Schicht Titandioxid aufgebracht. Auf dessen Oberfläche wiederum ist eine Monolage eines lichtsensiblen Farbstoffs adsorbiert. Auf der Gegenelektrode befindet sich eine wenige pm dicke katalyti-40 sehe Schicht (zumeist Platin). Der Bereich zwischen den beiden Elektroden ist mit einem Re-dox-Elektrolyt, z.B. einer Lösung aus Jod und Kaliumjodid gefüllt. Bei einem Lichteinfall wird der Farbstoff chemisch angeregt und injiziert Elektronen in das Halbleitermaterial Ti02. Von dort wandern diese zur Arbeitselektrode (Kathode) und über einen äußeren Stromkreis zur Gegenelektrode (Anode). Der Farbstoff wird durch das Jodid wieder reduziert, das dadurch zu Jod 45 oxidiert. Das entstandene Jod wiederum wird an der Anode mit dem Elektron wieder zu Jodid reduziert. Es bildet sich somit ein innerer Stromkreislauf über den Elektrolyten als auch ein äußerer Stromkreis über die fließenden Elektronen. Die Farbstoffsolarzelle kann im Vergleich zu den herkömmlichen Solarzellen auch diffuses Licht gut nutzen. Derzeit ist ein Wirkungsgrad bis zu 11,2 % möglich. 50

Bevorzugt kann die Dünnschicht-Solarzelle an einer Oberfläche eines Betätigungsglieds für das Schloss, insbesondere einem Türknauf, aufgebracht sein. Die Aufbringung kann hierbei direkt an einer äußeren Oberfläche des Betätigungsglieds als auch unter einer entsprechend energiedurchlässigen Deckschicht des Betätigungsglieds angebracht sein. Dabei gelingt eine vollkom-55 men integrierte und kompakte Bauweise, wobei die Dünnschicht-Solarzelle unmittelbar mit 4 AT 009 348 U1 einem im Betätigungsglied oder im elektrisch mit dem Betätigungsglied verbundenen Zylinder angeordneten Stromspeicher elektrisch verbunden ist, sodass das Schloss mit einer vollkommen autarken Stromversorgung ausgestattet ist. 5 Eine weitere bevorzugte Ausbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht-Solarzelle an einer Oberfläche eines mit dem Schloss elektrisch verbundenen Türbeschlags aufgebracht ist. Der Türbeschlag bietet hierbei Platz für eine möglichst großflächige Aufbringung der Dünnschicht-Solarzellen, sodass entsprechend viel Strom generiert werden kann. Die Dünnschicht-Solarzellen können hierbei am Außenbeschlag und/oder am Innenbeschlag auf-io gebracht sein, wobei eine Aufbringung am Innenbeschlag einen wirksamen Schutz gegen Sabotage oder Vandalenakte bietet. Die Solarzelle kann auf der Beschlagsoberfläche angebracht sein, die Beschlagsoberfläche ausbilden oder unter einer energiedurchlässigen Abdeckung des Beschlags angeordnet sein, wobei die letztere Möglichkeit eine besonders Sabotage- und vandalensichere Platzierung gewährleistet. 15

Die Dünnschicht-Solarzelle muss nicht notwendigerweise am Schloss selbst aufgebracht sein, sondern kann auch an einem mit dem Schloss elektrisch verbundenen gesonderten Teil angeordnet sein und in diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass die Dünnschicht-Solarzelle an einer Oberfläche einer mit dem Schloss elektrisch verbundenen Leseeinheit für 20 einen elektronischen Schlüssel aufgebracht ist.

Schließlich ist es auch denkbar, die Dünnschicht-Solarzelle an einer Stirnfläche eines Schließzylinders aufzubringen, was zu einer besonders kompakten Bauweise führt. 25 Bevorzugt ist ebenfalls eine Ausbildung, bei welcher die Dünnschicht-Solarzelle an einem elektronischen Schlüssel und/oder unter einer energiedurchlässigen Fläche des Schlüssels angeordnet ist. Dabei kann der von der Dünnschicht-Solarzelle gelieferte Strom sowohl der Versorgung der Schlüsselelektronik dienen, als auch der Versorgung des Schlosses. Im letzteren Fall wird die im Schlüssel gespeicherte Energie bei einer während des Schließvorganges vorge-30 nommenen elektrischen Kontaktierung des Schlosses vom Schlüssel zur Schlosselektronik übertragen.

Die erfindungemäße Anordnung der Dünnschicht-Solarzelle erlaubt je nach Stromverbrauch der angeschlossenen Elektronik eine ständige Stromversorgung. Zur Erhöhung der Ausfallssicher-35 heit ist jedoch bevorzugt vorgesehen, dass die Stromversorgung einen aufladbaren Stromspeicher aufweist, der von der Solarzelle gespeist ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. 40

In dieser zeigt Fig. 1 einen Beschlag mit einer Polymer-Solarzelle, Fig. 2 einen Schließzylinder mit an der Stirnseite angebrachten Siliziumsolarzelle, Fig. 3 einen elektronischen Schlüssel mit einer Farbstoffsolarzelle, Fig. 4 einen Schlüssel mit einer organischen Solarzelle, Fig. 5 einen elektronischen Schlüssel in Kartenform mit einer biegsamen Dünnschicht-Solarzelle, Fig. 6 45 einen Türknauf mit einer organischen Solarzelle und Fig. 7 einen Wandleser mit Kunststoffpolymer-Solarzellen.

In Fig. 1 ist ein Außenbeschlag mit 1 sowie ein Innenbeschlag mit 2 bezeichnet, welche durch Verbindungsbolzen 3 zusammengehalten werden. Die Türgriffe zum Betätigen des Schließglie-50 des sind mit 4 und 5 bezeichnet. Am Außen- und/oder am Innenbeschlag 1 bzw. 2 sind Polymer-Solarzellen 6 angeordnet, wobei die Solarzellen 6 auf die Oberfläche des Beschlags beispielsweise aufgedampft sein können. Die Solarzelle kann an der Beschlagsoberfläche angebracht sein, oder auch die Beschlagsoberfläche selbst ausbilden. Andererseits kann die Solarzelle auch unterhalb einer energiedurchlässigen Oberfläche, beispielsweise einer durchsichti-55 gen Oberfläche des Beschlags angeordnet sein.

Claims (8)

1. 5 AT 009 348 U1 In Fig. 2 ist ein Schließzylinder 7 mit einem Schlüsselkanal 8 und einem Betätigungsglied 9 dargestellt. Die Solarzelle 10 ist hierbei an der Stirnseite des Zylinders angebracht, wobei die Anbringung an der Innen- und/oder an der Außenseite erfolgen kann. Bevorzugt ist die Solarzelle 10 hierbei als Dünnschicht-Silizium-Solarzelle ausgebildet. 5 Bei der Ausbildung gemäß Fig. 3 ist eine Solarzelle 11 in einem elektronischen Schlüssel 12 angeordnet, wobei der elektronische Schlüssel 12 in diesem Fall als Träger für einen elektronischen Code ausgebildet ist. Die Solarzelle 11 kann hierbei als Farbstoff-Solarzelle ausgebildet sein und beispielsweise unter dem energiedurchlässigen Gehäuse des elektronischen Schlüs-io sels 12 angeordnet sein. Die Solarzelle 11 kann an der Vorder- und/oder auf der Rückseite des elektronischen Schlüssels 12 angebracht sein. Die Ausbildung gemäß Fig. 4 entspricht im Wesentlichen der Ausbildung gemäß Fig. 3, wobei zusätzlich zu dem den elektronischen Schlüssel enthaltenden Teil 13 des Schlüssels ein me-15 chanisch wirksamer Schlüssel 14 vorgesehen ist. Die Solarzelle ist hierbei wiederum im Kunststoffgriffteil 13 angeordnet, wobei hier wiederum ein durchsichtiges Kunststofffenster vorgesehen sein kann, unter welchem die Solarzelle 15, im vorliegenden Fall beispielsweise eine organische Solarzelle angeordnet sein kann. 2o In Fig. 5 ist ein elektronischer Schlüssel 16 dargestellt, welcher in Form einer Scheckkarte ausgeführt ist. Die Scheckkarte 16 ist beispielsweise als Transponderkarte ausgebildet und enthält einen elektronischen Schlüssel. Bei einer derartigen Scheckkarte ist es von besonderer Wichtigkeit, dass die eingebaute Solarzelle flexibel ausgebildet ist, damit sie bei einer Verbiegung der Plastikkarte nicht zerstört wird. Die schematisch angedeutete Solarzelle kann bei-25 spielsweise als biegsame organische Solarzelle ausgebildet sein und auf der Oberfläche der Scheckkarte 16 aufgetragen sein. In Fig. 6 ist ein Schließzylinder 18 mit einem daran angebrachten Knauf 19 abgebildet, wobei eine Solarzelle 20 in den Knauf 19 integriert ist. Die Integration kann hierbei beispielsweise 30 derart erfolgen, dass eine biegsame organische Solarzelle unter einem durchsichtigen Kunststoffmaterial des Knaufs angeordnet ist. Eine biegsame Dünnschicht-Solarzelle kann hierbei sehr gut die zylindrische Form des Knaufes nachbilden. In Fig. 7 schließlich ist ein Wandleser dargestellt, der mit einem Schloss elektrisch verbindbar 35 ist. Der Wandleser 20 kann beispielsweise als Lesegerät für einen Transponderschlüssel ausgebildet sein und weist eine Oberfläche auf, auf welche beispielsweise Kunststoffpolymer-Solarzellen 21 aufgebracht sein können. Die von der Solarzelle 21 gelieferte Energie dient hierbei der Stromversorgung der Leseelektronik, wobei optional Anzeigeelemente 22 vorgesehen sein können, welche beispielsweise von LEDs gebildet sind und ebenfalls vom Strom der 40 Solarzelle 21 gespeist sind. Der von der Solarzelle 21 gelieferte Strom kann auch dem elektrischen Schloss zur Verfügung gestellt werden, mit welchem die Leseeinheit 20 elektrisch verbunden ist. 45 Ansprüche: 1. Vorrichtung zur Zutrittskontrolle mit einem elektrisch betätigbaren Schloss und einem Schlüssel, wobei das Schloss und/oder, der Schlüssel eine Stromversorgung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung wenigstens eine Dünnschicht-50 Solarzelle aufweist, die an einer dem Licht ausgesetzten Fläche oder unter einer energie durchlässigen Fläche des Schlosses, des Schlüssels und/oder eines mit dem Schloss elektrisch verbundenen Teils an- oder aufgebracht ist oder diese ausbildet, wobei die Dünnschicht-Solarzelle als organische Solarzelle, als Farbstoff-Solarzelle oder als Polymer- oder Polymerkunststoff-Solarzelle ausgebildet ist. 55 6 AT 009 348 U1
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht-Solarzelle amorphes Silizium, mikrokristallines Silizium, Gallium-Arsenid, Germanium, Cadmium-Tellurid, Kupfer-lndium-(Gallium)-Schwefel-Selen-Verbindungen und/-oder Kupfer-Indium-Diselenid aufweist. 5
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht-Solarzelle an einer Oberfläche oder unter einer energiedurchlässigen Fläche eines Betätigungsglieds für das Schloss, insbesondere einem Türknauf, auf- oder angebracht ist oder diese Oberfläche ausbildet. 10
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht-Solarzelle an einer Oberfläche oder unter einer energiedurchlässigen Fläche eines mit dem Schloss elektrisch verbundenen Türbeschlags auf- oder angebracht ist oder diese Oberfläche ausbildet. 15
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht-Solarzelle an einer Oberfläche oder unter einer energiedurchlässigen Fläche einer mit dem Schloss elektrisch verbundenen Leseeinheit für einen elektronischen Schlüssel auf- oder angebracht ist oder diese Oberfläche ausbildet. 20
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht-Solarzelle an einer Stirnfläche oder unter einer energiedurchlässigen Fläche eines Schließzylinders auf- oder angebracht ist oder diese Oberfläche ausbildet.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünn schicht-Solarzelle unter einer energiedurchlässigen Fläche eines Schlüssels angeordnet ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom- 30 Versorgung einen aufladbaren Stromspeicher aufweist, der von der Solarzelle gespeist ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 35 40 45 50 55