CN103649969B - 安全装置和用于使用安全装置的方法 - Google Patents
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Abstract
一种安全装置具有传感器，所述传感器用于检查所述安全装置(1)的完好状态以及所述安全装置(1)的预先确定的载体(9)的存在性，其中，所述载体(9)是物体，尤其是机械部件或电子部件。所述传感器检测所述安全装置(1)相对于所述载体(9)的运动和／或加速度和／或所述载体(9)的材料属性和／或所述安全装置(1)的材料属性，并且为了处理信号分析而与电子设备(3)连接。在一种用于使用这种安全装置(1)的方法中，多次以不同的方式确定所述安全装置(1)的状态和预先确定的载体(9)的存在性，其中，使用信号，所述信号作为实际值得到并且在所述电子设备(3)中与预给定的额定值进行比较。在所述实际值中的至少一个与所述额定值有偏差的情况下触发一个动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种安全装置以及一种用于使用安全装置的方法，所述安全装置具有传感器，所述传感器用于检查装置的完好状态以及所述安全装置的预先确定的载体的存在性，其中所述载体尤其是机械部件或电子部件。
背景技术
由US7,106,199B2已知一种具有传感器的RFID(射频识别)系统。所述RFID系统布置在一个标签中并且包含一个IC组件以及一个线圈。此外，所述RFID系统分配有传感器。所述传感器被设置用于测量可以确定例如温度、湿度、压力、亮度或其他特征的特定的信息。借助这种具有传感器的RFID系统可以确定和监视在上面粘附有RFID系统的物体的产品属性。这种RFID系统因此可以在存放敏感的食品时使用，在所述食品的情况下需要在特定的条件下——例如在特定温度范围内保存食品。
在这种RFID系统中缺点是，不能够检查所述RFID系统是否已经被纂改。例如所述RFID系统可能从待监视的物体上被移除，而在晚些时候重新被安装到其上。由此，传感器不能够确定存放食品时不允许的违规行为。
发明内容
因此，本发明的任务是，实现一种具有传感器的安全装置，所述安全装置尤其可以监视，它是否已从预先确定的载体——例如一种食品上被移除。
所述任务将借助具有独立权利要求的特征的一种安全装置和一种用于使用这样的安全装置的方法解决。
根据本发明的安全装置具有传感器，所述传感器用于检查安全装置的完好状态。此外，所述装置还检查安全装置的预先确定的载体的存在性。安全装置的预先确定的载体可以是任意的物体，例如机械部件或者电子部件、车辆，或也可以是食品或者其他商品，对于所述物体来说重要的是，安全装置与物体或部件保持连接，并且不能够发生通过从物体上移除安全装置而引起的纂改。尤其应防止，安全装置从预先确定的载体上移除或加载在另一载体上以便取消对原来的载体进行监视或标识。根据本发明，安全装置配备有传感器，所述传感器检测安全装置相对于载体的运动和／或加速度和／或载体的材料属性和／或安全装置的材料属性。为了传感器的信号的分析处理，所述传感器与电子设备连接。在所述电子设备中分析处理传感器的信号，并且对于发现所述信号与预先确定的额定信号不相应的情况将触发一个动作。这种动作可以是例如产生声学信号或光学信号、中断无线传输的消息(无线电消息)或中止无线(无线电)传输的状态信息，或也可以仅仅存储信号偏差以便在晚些时候能够证明所述信号偏差。然后，由所述信号偏差可以推断出安全装置的纂改。
在本发明的一种优选的构造中，用于检测载体的和／或安全装置的材料属性的传感器是电容式和／或电感式的类型。由于安全装置从载体上移除或在安全装置从载体上移除期间或由于替换载体而形成的电压变化通过传感器检测并向电子设备转发用于信号分析处理。
在本发明的一种有利的构造中，如果用于检测安全装置相对于载体的运动和／或加速度的传感器是加速度传感器、磁场传感器和／或转速传感器，则可以产生表明安全装置相对于载体的运动的信号。尤其当载体例如是大的惯性物体——例如车辆时，预期物体在正常运行中的特定的加速度或运动。但是，当安全装置从载体上分离时由于安全装置的质量跟承载物体相比显著更小，所以实现明显不同的加速度和运动。实际值和额定值之间的差别被用于分析处理安全装置的纂改。
安全装置优选设置有用于将安全装置牢固地安装在载体上的装置。所述装置可以是例如一种粘附装置，但也可以是一种熔焊点或者钎焊点，或也可以是螺钉连接或铆钉连接。所述安全装置也可以被焊入或注入载体中。由于载体可以由导电的金属或不导电的金属或塑料制造或也可以由另一种材料制造，所以安装装置的选择也与材料有关并且可以以合适的方法进行选择。
特别有利的是，安全装置安装在金属载体上。在此，待监视的物体至少在安全装置的安装位置上是金属构造就足够。由此，安全装置可以特别简单和可靠地确定纂改，因为金属载体产生电容式传感器和电感式传感器以及磁场传感器的非常明显的信号。但是，根据本发明的安全装置当然也可以与非金属载体一起使用，其中，各个传感器的测量结果虽然与金属载体的情况下不同，但能够同样地分析处理。
特别有利的是，电容式传感器具有电容器的集成在安全装置中的一个电极，所述电极与作为第二电极的载体或与另一个集成在安全装置中的电极共同作用。在此，特别有利的是，这些电极彼此相对置，即第一电极布置在安全装置中并且第二个电极布置在载体中。由此产生的电容可以非常容易地被检测到。如果例如以恒定的交变电流加载电容式传感器，则载体与安全装置的间距变化——正如这在尝试将安全装置从载体上分离时将出现的那样——产生电容变化或交变电压的振幅变化。当尝试将载体通过另一载体、尤其是由另外的材料制造的载体取代时，电容或交变电压的振幅同样变化。如果例如电容的电极位于安全装置内，则在没有固定在载体上的安全装置的情况下所测得的电容将非常小。如果安全装置位于塑料物体上，则电容是中等的，而在金属物体的情况下电容大。不同的电常量在此导致不同的电容信号，因此允许反推出以下材料：安全装置安装在所述材料上或者从所述材料上分离。
集成在安全装置中的电极尤其是金属箔。金属箔可以特别容易地安装在安全装置中并且用作电容式传感器的电极。
在安全装置的一个特别有利的构造中，安全装置的电感式传感器是涡流传感器。在此，借助绕组包围铁氧体磁芯。如果交变电流流过为线圈的绕组，则载体感应出涡流。线圈的交流电阻由此变化并且产生电信号。通过所述电信号，可以确定涡流传感器与载体的间距。涡流传感器需要导电的物体——例如金属物体作为载体。涡流效应测量导电介质中的能量损失(吸收)，而与导电介质的磁性行为无关。电感由于载体的磁特性而变化，与其导电性无关。在实践中，例如铁是导电并且有磁性的。因此在此出现混合效应。如果载体是由铁制成的，则产生大的电感，与此相反，在由铝或者铜制成的载体的情况下产生小的电感。借助电感式传感器因此可以求取传感器与载体的间距以及由此求取安全装置与载体的间距。如果在尝试将安全装置从载体上分离时所述间距变化，则将产生一信号，所述信号如电容信号那样同样可以被记录下来或可能导致由安全装置产生的动作，例如产生光学信号或者声学信号，中断无线传输的信号(无线电信号)或者中止无线(无线电)传输的状态信号。
如果安全装置至少部分地集成在标签中，则由此可以特别简单地应用所述安全装置。借助来保护特定的物品、部件或其他物体的标签可以以合适的方式包含被实现得很小的安全装置。
特别有利的是，借助来分析处理安全装置的传感器的信号的电子设备同样与标签连接。由此可以避免昂贵的布线，由于所述布线将形成对安全装置的其他纂改。电子设备在此例如可以同传感器一样集成在标签中并且从外面在不破坏标签的情况下不能触及到。由此提供使安全装置免受破坏或纂改的特别高的安全性。
如果电容式传感器和／或电感式传感器的集成的电极布置在标签的一个层中，则能够实现安全装置的简单的制造、但格外可靠的构造。尤其是电感式传感器的电感与标签的非金属层无关。布置在标签的一个层中的电容式传感器也可以确定特定的电容。因为对于载体上的安全装置的状态的求取来说起决定性作用的不是电容的大小，而仅仅是电容的变化，因此这同样是没有负面影响的。通过将传感器布置在标签的一个层中可以以保护传感器免受环境影响的方式安装传感器，由此可以防止损坏或纂改。
特别有利的是，标签附加地具有RFID传感器。通过RFID传感器可以产生安全装置的附加的功能。因此例如可以由读取装置检测安全装置或者标签的存在性。同样地，传感器的信号可以通过RFID传感器传输到读取装置上。在这种活动的状态传输中例如仅仅当状态传输停止一段时间或者报警中断时才发生紧急情况。
如果标签被实现为自粘性的，则其可以很容易地安装在载体上。当标签从载体上分离时产生传感器的明显的信号变化。
在根据本发明的用于使用安全装置的方法中多次以不同的方式确定安全装置的状态和预先确定的载体的存在性。在此，使用例如信号，所述信号通过电感式测量或通过电容式测量作为实际值得到并且在电子设备中与预给定的额定值进行比较。在实际值中的至少一个与额定值有偏差的情况下，例如可以触发一个动作。通过这种对安全装置的关于预先确定的载体的多次和不同的监视来获得特别高的防纂改安全性。不仅安全装置从载体上分离或单单将安全装置传输到另一载体上都触发传感器的明显的信号变化，所述信号变化可以被存储或可以被用于产生警告信号。所分配的电子设备监视预给定的额定值与实际值的偏差并且由此识别对安全装置的纂改尝试。通过确定安全装置的纂改的不同传感器例如可以确定在上面布置有安全装置的载体的间距和材料。
如果通过传感器及其信号确定安全装置相对于载体的间距和／或位置以及载体的材料，则通过这些标准与额定值的比较，当这些值发生变化时，就确定对安全装置的纂改。
如果在传感器上施加交变电流并分析信号幅度和／或信号频率，则由此可以确定间距变化、位置变化或载体材料的变化。
以有利的方式，通过测量安全装置相对于载体的运动和／或加速度和／或载体的和／或安全装置的材料属性来得到信号。由此可以发现各种类型的纂改。
附图说明
本发明的其他优点在下面的实施例中描述。附图示出：
图1根据本发明的安全装置的俯视图，
图2图1的在载体上的安全装置的剖面，
图3安全装置在电容式传感器区域中的剖面，
图4位于塑料载体上的安全装置在电容式传感器区域中的剖面，
图5位于金属载体上的安全装置在电容式传感器区域中的剖面，
图6安全装置的电感式传感器，
图7位于金属载体上的安全装置的电感式传感器。
具体实施方式
图1中以草图的形式示出根据本发明的安全装置1的俯视图。安全装置1在所示的实施例中是标签2，在所述标签上布置有电子设备3。在电子设备3内对信号进行分析处理，所述信号由电容式工作的具有电极4的传感器5和借助电感信号工作的涡流传感器6产生。
电容式传感器5具有电极4，所述电极被构造为板状的金属箔并且集成在标签2中。电极4借助印制导线7与电子设备3连接。在电子设备3中在印制导线的端部可以检测和分析处理电极4的电容或者电容式传感器5的电容。
涡流传感器6布置在电子设备3的区域中，因此同样与标签2连接。涡流传感器6的电感信号同样在电子设备3中被分析处理。安全装置1与未示出的交变电流源连接。通过交变电流不仅运行涡流传感器6，而且运行电容器5。交变电流信号的变化或电容的变化或电感的变化导致以下认识：安全装置1相对于在上面布置有安全装置1的载体的位置发生了改变。信号变化以及由此安全装置1相对于载体的位置变化可以借助电子设备3分析处理并被存储用于稍后的分析，或立刻借助声学信号或光学信号进行显示。
基于图1的示意图，被表示为涡流传感器6的传感器也可以是加速度传感器或转速传感器。这种传感器——例如是MEMS传感器同样可以集成到所示安全装置1中。所述传感器可以替代所述传感器5、6中的一个或两个地使用，或作为传感器5、6中的一个或两个的附加地使用。任何情况下重要的是，安全装置1的相对于载体9的纂改(见图2)可以借助信号相对于未纂改状态的变化来识别。
图2中示出图1中的安全装置1的剖面。标签2包含电极4，所述电极在所述实施中集成——例如注入到标签2中。此外与标签2连接的还有电极3以及涡流传感器6。
标签2借助粘结层8固定在载体9上。当在尝试分离粘结层8时，或者在标签2相对于载体9的位置或者间距方面改变标签2，或者尝试移动位于粘结层8和载体9之间的元件。由此，标签2与载体的间距变化，或载体9的由安全装置1的传感器识别的材料至少由于分离装置的插入而被改变。两种变化都可以由传感器检测并相应地分析处理。
图3中示出标签2在电极4区域中的剖面。标签2没有固定在载体9上。电极4通过空气的介电性形成非常小的电容。所述非常小的电容可以由电极3检测，并且在分析处理时可以从中推断出标签2没有固定在载体9上。
在图4中，图3中的标签2被固定在塑料载体9’上。电极4由于塑料材料的更高的介电常数而具有中等大小的电容。因此，借助电极3可以确定标签2的载体9’的材料既不是空气也不是金属。
在图5中，标签2布置在金属载体9”上。载体9”的金属使电极4之间的区域发生短路，从而电容器片或者电极4之间的间隙是小的。由此实现的电容是大的。电子设备由此确定，标签2布置在金属载体9”上。
除上述附图中的载体材料9’以及9”的属性以外，标签2的材料自然也是重要的。如果以任意一种方式纂改标签2，则电容在此也会变化，因为介电常数由于另一种材料的引入而被改变并且因此将导致额定电容的变化。
因此，借助以电容式测量的电容器5可能的是，不仅测量底座的、即通常是载体9的材料属性而且测量安全装置1的或者标签2的材料属性并且确定变化。
图6示出涡流传感器6的示意图。涡流传感器6由铁氧体磁芯10以及绕组11组成。涡流传感器6与标签2连接，例如注入到其中。如果以交变电流加载涡流传感器6，则产生磁场12。在此，电感如电荷一样大，因为在图6的实施例中标签2没有固定在任何载体9上。
如果涡流传感器6根据图7与标签2一起位于载体9上，则通过由铁氧体磁芯10和绕组11组成的线圈的场感应出涡流。如果载体9由铁材料制成，则电感大。与此相反，如果载体9由铝、铜或类似金属制成，则电感小。如果载体9由导电的材料制成，则吸收大，而与此相反在不导电的材料的情况下则吸收小。如果载体9由一种铁磁材料制成，则电感增大，而在一种顺磁的材料的情况下电感减小。
通过涡流传感器6可以确定底座和标签2的载体薄膜的材料属性，例如导电性或磁性。如果标签2被如下纂改——即在涡流传感器6和载体9之间引入金属，则电感变化。同样的适用于载体材料9改变时的情况。涡流6与载体9的间距可以通过电感的变化来确定。对安全装置1的纂改—一其中将安全装置1或标签2从载体9上提起因此由涡流传感器6同样识别，正如载体材料的变化或标签2的材料的变化那样。
根据本发明的安全装置1具有很高的防纂改尝试的安全性。不仅各个材料的替换而且安全装置1与载体9的间距的改变都可以由电子设备检测和分析处理。在使用相应的传感器的情况下也可以识别相对于载体的运动。
当然，安全装置也可以被集成到不同于标签2和薄膜的另外的部件上。因此可以配备所有对于从其载体分离来说特别关键的部件。标签2或者安全装置1此外可以与未示出的RFID传感器连接。由此可以向读取装置传输电子设备的信号或也可以将其他的信息传输到标签2或者载体9上。因此能够如分析处理载体9的历史的那样实现对载体9的辨识。尤其为了分析处理载体9的或者相应物体的历史，可以使附加的传感器如由现有技术已知的那样与安全装置1连接。由此可以保证：载体9或者物体例如在运输过程或存放过程期间经历了规定的例如关于温度、湿度或者压力的历史。例如由于替换传感器引起的纂改通过所分配的安全装置1来防止纂改。
本发明不限于所示的实施例。各个传感器也可以以与在实施例中所描述的方式不同的方式相互组合。本发明的所有其他公开的单个特征也可以相互组合，即使没有对其进行描述。相应地，在权利要求的范畴内的改动在任何时候都是可能的。
特别有利的是，可以如此实现本发明，即如此构造安全装置，使得测量值的不可逆的改变随着分离时安全装置的损坏而发生。尤其是回路的体电阻或电容在此在分离时被如此被改变，使得不能够再达到初始状态。也可以规定，标签具有破裂(撕裂)部位，以便在分离时限定性地损坏标签。
附图标记单
1 安全装置
2 标签
3 电子设备
4 电极
5 电容式传感器
6 涡流传感器
7 印制导线
8 粘结层
9 载体
9’ 塑料载体
9” 金属载体
10 铁氧体磁芯
11 绕组
Claims (17)
1.一种安全装置，所述安全装置具有传感器，所述传感器用于检查所述安全装置(1)的完好状态以及所述安全装置(1)的预先确定的载体(9)的存在性；
所述传感器配置用于检测所述载体和所述安全装置的至少一种材料属性并且产生用于所述至少一种材料属性的信号；并且
其中，所述安全装置与电子设备连接，所述电子设备配置用于将所述信号的实际值与预给定的额定值进行比较并且在所述实际值与所述额定值有偏差的情况下触发一个动作。
2.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，用于检测所述载体(9)的和/或所述安全装置(1)的材料属性的所述传感器(5，6)是电容式的和/或电感式的类型。
3.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，用于检测所述安全装置(1)相对于所述载体(9)的运动和/或加速度的传感器(6)是加速度传感器、磁场传感器和/或转速传感器。
4.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，所述安全装置(1)具有用于固定地安装在所述载体(9)上的装置。
5.根据权利要求4所述的安全装置，其特征在于，用于固定地安装在所述载体(9)上的所述装置在至少一个安装位置处包含金属。
6.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，所述传感器(5)具有电容器的集成在所述安全装置(1)中的一个电极(4)，所述电极与作为第二电极的所述载体(9)或与另一个集成在所述安全装置(1)中的电极(4)共同作用。
7.根据权利要求6所述的安全装置，其特征在于，所述电容器电极(4)是金属箔。
8.根据权利要求2所述的安全装置，其特征在于，所述电感式传感器(6)是涡流传感器。
9.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，所述安全装置(1)至少部分地集成在标签(2)中。
10.根据权利要求9所述的安全装置，其特征在于，所述电子设备(3)与所述标签(2)连接。
11.根据权利要求9所述的安全装置，其特征在于，所述传感器(5)布置在所述标签(2)的一个层中。
12.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，所述传感器包括RFID传感器。
13.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，所述安全装置是自粘性的。
14.一种用于确定安全装置的完好状态的方法，所述方法包括：
首先感测所述安全装置是否已经从与所述安全装置关联的载体分离；
再次感测所述安全装置是否已经从与所述安全装置关联的载体分离，所述再次感测的步骤包含至少与所述首先感测不同的感测测量；
其中，所述首先感测和再次感测的步骤中的至少一个包括检查所述载体和所述安全装置的至少一种材料属性；以及
其中，使用信号，所述信号作为实际值得到并且在电子设备(3)中与预给定的额定值进行比较，并且在所述实际值中的至少一个与所述额定值有偏差的情况下触发一个动作。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过所述首先感测步骤和再次感测步骤及其信号确定所述安全装置(1)相对于所述载体(9)的间距和/或位置以及所述载体(9)的材料。
16.根据权利要求14所述的方法所述，其特征在于，在所述首先感测步骤和所述再次感测步骤期间施加交变电流并分析信号幅度和/或信号频率。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过测量所述安全装置(1)相对于所述载体(9)的运动和/或加速度和/或所述载体(9)的材料属性和/或所述安全装置(1)的材料属性来得到所述信号。
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