CN101490723A - 用于访问控制的设备以及读/写装置 - Google Patents
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Abstract
在一种用于访问控制的设备中，该设备包括具有锁闭元件的锁、锁闭元件的操作元件、电子钥匙、用于接收钥匙的身份识别数据的接收单元以及用于基于所接收的身份识别数据而建立访问权限的评估电路，评估电路与操作元件和/或锁闭元件共同作用以可选地打开或锁上锁。电子钥匙具有用于产生容性近场的措施，通过此近场发送出身份识别数据。此外，设有用于将容性近场耦合到钥匙携带者的装置。接收单元构造成与锁分离的装置并且包括至少一个电容性耦合面，使得人触摸电容性耦合面或靠近电容性耦合面时，交流电路闭合并且存在通过接收单元的电流，其中此电流可由接收单元获知。
Description
本发明涉及一种用于访问控制的设备，该设备包括具有锁闭元件的锁、锁闭元件的操作元件、电子钥匙、用于接收钥匙的身份识别数据的接收单元以及用于基于所接收的身份识别数据而建立访问权限的评估电路，其中评估电路与操作元件和/或锁闭元件共同作用以可选地打开或锁上锁。本发明还涉及一种用于这种设备的读/写装置。
下文中，电子钥匙包括不同的构造，特别包括卡、钥匙挂件以及机械及电子钥匙的组合。
已知上述类型的各种构造的访问控制设备。例如尤其已知用于自动门的关闭及解开的无线电远程控制锁，其中设有移动的电子钥匙，此电子钥匙通过无线电联络将身份识别数据(如有可能加密)发送到锁的接收器。锁具有用于估算(如有可能解密)所接收的信息的电路，其中一旦基于所接收的身份识别数据而确定了访问权限，那么就操作锁。除了这种无线电远程控制锁之外，也存在访问控制系统，在此种访问控制系统中还增加了无线电发射机应答器钥匙。为了操作锁，必须将无线电发射机应答器钥匙带到距锁的发送/接收单元仅几厘米附近，其中感应式地读出在无线电发射机应答器钥匙中所存储的身份识别数据。
此外，已知所谓的“人体局域网(HAN)”，其中对于在至少两个电子装置之间的数据交换，电子装置携带者的皮肤用作传输介质。在此，数据传输不是通过电磁波或光实现的，而是通过皮肤表面上的微弱电场实现的。在此，也与通常设有发送器的容性近场有关，其中此发送器产生容性近场并具有用于将近场耦合到各人的皮肤上的措施。因此，调制在电场上的数据由接收器接收并进行相应估算。
由EP1239420A1已知一种身份识别系统，其中在使用者至少应该部分达到的物体中产生单独的场。使用者身上的场以及次级场在其环境中电容性耦合。由使用者携带的密码发出器获知次级场并发送出其密码信号，通过此密码信号证明权限。
本发明的目的在于，简化访问控制的处理并且改进常规访问控制系统，以提高安全性、减小未被授予访问权限的人的操作可能性、防止操作错误并提高可靠性、操作方便性及使用寿命。
为实现该目的，上述类型的访问控制设备的基本特征在于：具有用于产生容性近场的电子钥匙措施，其中通过此容性近场发送出身份识别数据；用于将容性近场耦合到钥匙携带者的装置；并且接收单元构造成与锁及操作元件分离的壁式或台式读取装置并且包括至少一个电容性耦合面，使得人触摸电容性耦合面或人靠近电容性耦合面时，交流电路闭合并且形成可由接收单元获知的通过接收单元的电流(elektrischer Fluss)。由于借助于容性近场而实现将身份识别数据从电子钥匙传输到锁，因此不必将电子钥匙带到锁的接收器附近并且不需要将钥匙单独激活(例如通过按压按钮)。当电子钥匙位于各使用者的人体附近(例如在裤子口袋、手提包中等)时也已足够，其中身份识别数据的发送及传输通过容性近场实现，此容性近场由电子钥匙耦合到各使用者的人体表面。一旦钥匙携带者接近接收单元的电容性耦合面或者触摸耦合面或与耦合面导电连接的部分，通过容性近场实现从钥匙的发送器到接收单元的实际数据传输，其中交流电路闭合，这引起可由接收单元获知的通过接收单元的电流。在此，身份识别数据可例如调制到电子钥匙所产生的传输频率上。
因此，可在锁的解锁时提高访问控制的操作方便性，并由此确保仅当钥匙携带者靠近或触摸分离的接收单元时实现数据传输，以尽可能排除通过第三者来操作的可能性。此外，本发明仅需使用较低能量的容性近场，使得访问控制系统的能量消耗极小，电子钥匙的电流消耗尤其小。由于容性近场而存在极小的电流，而此电流在通过使用者的皮肤传输时也完全不会被人体组织察觉。
锁的改型通过下面的方法简化，即将接收单元以及(如有可能)所有对于估算所接收的数据而必须的电路设置在与锁分离的接收单元中，使得只要其是可电操作的锁，则不必替换锁本身。
与锁分离的接收单元的设计也带来了这样的优点，即可不考虑锁的构造情况而根据处理及接收质量的优化来构造接收单元。此外，可例如构造成壁式读取器的外部接收单元可以简单的方式配备有其它功能。例如，可设有附加身份识别检查及访问权限检查，如用于读取访问码的指纹扫描器、虹膜扫描器或电键盘。对于通过电子钥匙而实现的访问控制，在钥匙不起作用时可作为备用件或作为补充安全等级而设有这种附加检查可能性。
此外，实施为与锁分离的单元的接收单元使得接收单元更容易地固接到外部及内部通信网络上或诸如时间获取系统等的数据库上。
关于接收单元的具体构造，优选地设计成接收单元具有至少两个电极，此至少两个电极共同构造接收电容器。在此，通常最有利的是，接收电容器的电极设置在接收单元中大部分电流经过的位置上。通过接收单元的电流线路依赖于接收单元的单个部分(诸如壳体及壳体盖)的具体构造布置以及接收单元的具体构造安装情况。根据接收单元以及安装情况的具体特性或多或少产生较强的散射场，所以必须注意的是，接收电容器的电极设置在电流流过的位置上，从而使得交流电路可例如通过其中构造有接收单元的墙壁及地面回到携带电子钥匙的人及钥匙而闭合并且实现数据交换。
对于简单的锁的打开或关闭，从电子钥匙通过接收单元而到锁的单向数据交换已足够。然而，根据优选的改进，设有双向数据交换，其中设有用于将数据发送到电子钥匙的发送单元。从发送单元到钥匙的这种返回通道可例如用于加密以及传输附加数据，此附加数据可随后存储在钥匙中并且在接下来的一次打开过程中传输回锁以及评估电路。这种数据的反向传输也可例如用于实现将接收单元的这种数据随后传递到中央数据库或个人系统(如时间获取系统)的目的。
发送单元优选地具有用于产生容性近场以及用于将该场耦合到钥匙携带者的措施。在此，发送单元又可具有至少两个电极，它们共同构造发送电容器。其中可构造成，相互不依赖并且相互分开地构造接收电容器的电极及发送电容器的电极。然而，优选地构造成，构造接收电容器的电极的至少一个同时也形成发送电容器的电极。在此，单个电极可同时为接收电容器的电极及发送电容器的电极(其中各电容器另外分别具有另一电极)，或者可共计仅设有两个电极，这两个电极交替构造接收电容器及发送电容器。
电极的具体布置可以不同的方式实现，其中优选的构造是，其中至少一个电极构造为接收单元的部件上的导电膜。代替导电膜也可设计成，至少一个电极构造成接收单元的部件的导电层(尤其是涂层)。
为了简化接收单元的安装以及为了以简单的方式构造壁式读取器，优选地设计成，接收电容器的电极设置在电子安装插座中或作为它的部分而构造。
为了在电子安装插座内特别合适地布置电极，可以思考不同的可能性。其中在墙壁安装时优选地通过以下方式可达到墙壁的散射特性好于地面的散射特性，即接收电容器的一个电极设置在与接收电容器的另一电极相交的平面中，其中当(与优选的构造一致)接收电容器的一个电极构造成环形，并且接收电容器的另一电极构造成相应于圆柱的部分外表面而具有与环形电极相交而设置的轴线时(其中优选地圆柱的半径与环形电极的半径基本一致)，圆柱形安装插座的情况尤其有利。其中，在达到较好的接收特性的同时得到尤其紧密及节省空间的构造。为了提高接收电容器的内部电容，此构造可优选地进一步构造成，环形构造的电极载有设置在另一电极的外表面内、且平行于其而弯曲的扩展部。
对于水平安装分离的接收单元和/或读取单元(例如对于应用为台式读取器)的情况，优选的构造是，接收电容器的两个电极相互平行地设置，其中特别优选的是两个平行设置的电极中的一个设置在另一电极的平行投影内并且优选地具有较小的面积。
接收单元应如已提及的那样构造为与锁分离的单元，其中可无线地或藉由电缆来实现锁的连接。在此，接收单元可优选地与闭合设备的其它部件或电路(诸如发送单元或评估电路)一同连接到外部读取装置或读/写装置。在此，鉴于访问权限而对从电子钥匙接收的数据进行估算的评估电路可优选地同样设置在外部读取装置或读/写装置内，使得外部读取装置或读/写装置结合了对于根据本发明的访问控制而需要的所有组件，从而使得这种外部读取装置或读/写装置仅需与常规的可电操作的锁电连接。以这种方式及方法基本简化了已有的锁的改型及改良。
在其它室内系统中结合读取装置或读/写装置优选地通过以下方式实现，即读取装置或读/写装置具有用于将电子钥匙的身份识别数据及(如有可能)权限信息以及信息通过闭合以及打开过程而传输到外部装置(诸如时间获取系统等)的接口。
下文中，借助于在附图中示意性显示的实施例而详细说明本发明。其中图1显示了根据本发明的访问控制设备的示意性描述，图2显示了根据图1的构造的简化备用电路图，图3及图4示意性显示了与锁分离的接收单元，图5及图6显示了接收单元的壁式构造并且图7及图8显示了接收单元的其它壁式构造。
图1中示意性显示了门，其中有开门的人以及单个散射电容、损耗电容和耦合电容。门利用1表示并且具有构造为球形把手的操作元件3的锁2。人4携带电子钥匙5，此电子钥匙5可例如放在裤子口袋中。在此，电子钥匙优选地产生具有传输频率的容性近场，身份识别数据调制到此容性近场上。容性近场耦合到人4的人体表面并且随后传递到具有接收单元8的壁式读取器9。由接收单元所接收的数据(如有可能)在估算之后通过导线10传输到锁2。其中，电子钥匙5具有相对于地面6的散射电容Cst。电子钥匙5及人4之间的过渡具有耦合电容Ck。此外，在人4及地面6之间出现损耗电容Cv。最后，接收单元相对于地面具有电容Cz。
图2中显示了相应简化的备用电路图，其中再次引用上述的电容。其中Cv模拟了导致电流的所有电容，其中此电流不是从发送器通过接收器的接收电容器闭合，而是经过此接收器的接收电容器并因此对于接收器及发送器之间的耦合没有贡献。Cst模拟了发送地面电极与地面进行电容性耦合的电容。Ck模拟了人4与第二电极进行电容性耦合的电容。Cz模拟接收单元8或壁式读取器9与地面进行电容性耦合的电容。在图2中，壁式读取器也利用9表示并且具有接收电容器7。接收电容器7的设计成，使得通过接收电容器一方面闭合足够的电流而另一方面使得电容器上的电压不太小。如果接收电容器的电容太小，那么流过接收电容器的电流太小。然而，太大的接收电容器的电容具有如下影响，即电容器上的电压u＝q/c太小。
图3中显示了侧视图并且图4中显示了例如一体化在电子安装插座11中的圆柱形壁式读取器的主视图。在插座11内显示了接收电容器的第一电极12及第二电极13。其中，为了改善相对于地面6的散射特性，第二电极13基本上垂直于环形构造的第一电极12而设置。在此，第二电极平行于插座11的圆柱形外表面而弯曲地构造。在此，包围角α可为适应各需要而选择在0及360°之间。为了调整接收电容器的内部电容，如在图5及6中显示的，电极12可补充附加部分14。在此，扩展部14平行于电极13而弯曲地构造并且可为调整目的而改变其厚度t。也可改变包围角β。
电极12及13可例如由具有足够导电能力的材料(例如金属)、具有足够导电能力的膜(例如金属膜)、具有足够导电能力的导电层、具有足够导电能力的涂层构造或以其它方式构造。
电极12可也构造在壁式读取器的端面或设置在壁式读取器的端面上，同样电极13也可通过壁式读取器插座11而由壁式读取器插座11的一部分来构造或构造在其上。在优选地实施中，插座11的端面可为圆形或也可为四边形。
在电子安装插座11中安装时，电极12可由暗盖构造或构造在标准的暗盖上。
在图7及图8的显示中，接收单元例如构造成水平放置的台式读取器。在此，设有接收电容器的两个平行电极15及16。在此实施中，通过改变长度l2和/或l3，可特别好地实现接收电容器的内部电容。当然，也可以使用所有在电子技术中常用的用于调整(电极15及16之间的距离l1，l4)的方法。电极15及16相对于电子钥匙的反射特性及耦合特性可根据使用情况(在桌式安装中的壁式读取器，桌面读取器)而特别好地利用长度l1，l2，l3，l4及电极距离来调整。
在插座11中在电极附近所需的电子设备可放置在合适的位置(在电极之间、在电极附近或在单个电极之前或之后)处。
读出单元或读/写单元优选地实施成壁式读取器、桌面读取器及读取终端：
在此，对于墙壁安装设有壁式读取器。此壁式读取器包含发送及接收电极、读取器电子装置、用于建立访问权限的估算电子设备以及诸如继电器的解锁元件或半导体解锁元件(MOSFET，晶体管)。可选地，也可设有诸如LED和/或蜂音器的信号装置。能量供应可借助于电源件或电池组来实现。评估电路及解锁元件也可安置在单独的壳体中(例如在确定的范围中)。
桌面读取器通常靠近计算机来安装或置放。其目的是将数据从电子钥匙进一步给到计算机并且反过来将数据从计算机给到电子钥匙。桌面读取器包含发送及接收电极、读取器电子设备以及如有需要而具有的电子装置，使得数据可进一步给到计算机。可选地，可也设有诸如LED和/或蜂音器的信号装置。能量供应可借助于电源件，由计算机或电池组实现。
读取终端大部分作为数据读出单元应用为感应式转发单元。其中，也可将数据转发通过较长的距离(例如1km)。通常，终端也应用为接口转换器。在接口处，终端完全遵照对于仪器而言起决定性作用的接口协议与仪器进行数据交换。其中，终端大部分靠近仪器安装或安装在仪器中(如果技术上可能)。读取终端也可将数据写到电子钥匙上(当其需要时)。
Claims (22)
1.一种用于访问控制的设备，包括具有锁闭元件的锁、用于所述锁闭元件的操作元件、电子钥匙、用于接收所述钥匙的身份识别数据的接收单元以及用于基于所接收的身份识别数据而建立访问权限的评估电路，其中所述评估电路与所述操作元件和/或所述锁闭元件共同作用以可选地打开或锁上上述锁，其特征在于，所述电子钥匙(5)具有用于产生容性近场的措施，通过所述容性近场发送出所述身份识别数据，所述电子钥匙(5)还具有用于将所述容性近场耦合到钥匙携带者(4)的装置，并且所述接收单元(8)构造为与所述锁及所述操作元件分离的壁式或台式读取装置(9)，并且包括至少一个电容性耦合面，使得在所述钥匙携带者(4)触摸所述电容性耦合面或靠近所述电容性耦合面时，交流电路闭合并且形成通过所述接收单元(8)的电流，所述电流可由所述接收单元(8)检测。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述接收单元具有至少两个电极(12，13)，所述至少两个电极(12，13)共同形成接收电容器。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，进一步设有用于将数据发送到所述电子钥匙(5)的发送单元。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述发送单元具有用于产生容性近场以及用于耦合所述钥匙(5)的携带者(4)身上的场的措施。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述发送单元具有至少两个电极，所述至少两个电极共同形成发送电容器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述接收电容器的电极的至少一个同时形成所述发送电容器的一个电极。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述电极的至少一个形成所述接收单元(8)的部件上的导电膜。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述电极的至少一个形成所述接收单元(8)的导电层，尤其是涂层。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述接收电容器的电极(12，13)设置在电子安装插座(11)中，或形成为所述电子安装插座(11)的一部分。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述接收电容器的一个电极(12)设置在横向于所述接收电容器的另一电极(13)的平面中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述接收电容器的一个电极(12)环形地形成，并且所述接收电容器的另一电极(13)形成为相应于圆柱的部分外表面而具有横向于该环形的电极(12)而设置的轴线，其中优选地该圆柱的半径基本上与所述环形电极(12)的半径一致。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述环形构造的电极(12)载有设置在所述另一电极(13)的外表面内、且与其弯曲平行的扩展部(14)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述接收单元(8)及可能的所述发送单元设置在与所述锁(2)分离的读取装置或读/写装置(9)中，并且与所述评估电路无线地或借助于电缆连接。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述评估电路设置在所述读取装置或读/写装置(9)内。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的设备，其特征在于，所述读取装置或读/写装置(9)具有用于通过闭合过程和/或打开过程将所述电子钥匙(5)的身份识别数据及可能的权限信息以及信息传输到诸如时间获取系统等的外部装置的接口。
16.一种读/写装置，其用于根据上述权利要求1至15中任一项所述的设备，其特征在于，包括至少一个电容性耦合面的接收单元(8)，使得在发送出容性近场的电子钥匙(5)的携带者(4)触摸所述电容性耦合面或靠近所述电容性耦合面时，交流电路闭合并且形成通过所述接收单元(8)的电流，所述电流可由所述接收单元(8)检测。
17.根据权利要求16所述的读/写装置，其特征在于，所述接收单元(8)具有至少两个电极(15，16)，所述至少两个电极(15，16)共同形成接收电容器。
18.根据权利要求16或17所述的读/写装置，其特征在于，所述电极的至少一个形成为所述接收单元的部件上的导电膜。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的读/写装置，其特征在于，所述电极的至少一个形成所述接收单元的导电层，尤其形成所述接收单元的涂层。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的读/写装置，其特征在于，所述接收电容器的所述两个电极(15，16)相互平行地设置。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的读/写装置，其特征在于，所述两个平行设置电极(15，16)中的一个(16)设置在所述另一电极(15)的平行投影内并且优选地具有较小的面积。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的读/写装置，其特征在于，所述读/写装置具有用于将所述电子钥匙的身份识别数据及可能的权限信息以及信息通过闭合过程和/或打开过程传输到诸如时间获取系统等的外部装置的接口。
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